用四個阻值均為R的電阻連成如圖所示的電路,開關(guān)S閉合時,有一質(zhì)量為m,帶電荷量為q的小球靜止于水平放置的平行板電容器的中點(如圖所示).設(shè)兩極板間距離為d,不計電源內(nèi)阻,求:
(1)小球帶什么電?電源電動勢E為多大?
(2)現(xiàn)斷開開關(guān)S,小球向平行板電容器的一極板運動,求小球與極板碰前瞬間的動能?
分析:(1)電鍵S閉合時,根據(jù)串并聯(lián)電路的特點,求出電容器板間電壓與電動勢的關(guān)系,對小球受力情況進(jìn)行分析,由電場力與重力平衡,即可求出板間電壓,解得電源的電動勢.
(2)斷開S,由電路的關(guān)系求出電容器的板間電壓,對帶電小球運動的全過程,根據(jù)動能定理求解小球與極板碰撞前的動能.
解答:解:(1)當(dāng)S閉合時,小球靜止于水平放置的平行板電容器的中點,上極板電勢高于下極板,對帶電小球進(jìn)行受力分析,可知小球帶負(fù)電荷,設(shè)電容器電壓為U,則有:
qU
d
=mg    
 U=
mgd
q

U=
E
1.5R
R=
2
3
E
解得:E=
3mgd
2q

(2)設(shè)斷開S后,電容器的電壓為U′,則U′=
E
2R
?R=
E
2
=
3mgd
4q

對帶電小球運動的全過程根據(jù)動能定理得:mg
d
2
-q
U′
2
=EK-0
解得:Ek=
mgd
8

答:(1)小球帶負(fù)電,電源電動勢E為
3mgd
2q

(2)現(xiàn)斷開開關(guān)S,小球向平行板電容器的一極板運動,小球與極板碰前瞬間的動能為
mgd
8
點評:本題是電路與電場兩部分知識的綜合,關(guān)鍵是確定電容器的電壓與電動勢的關(guān)系.
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:

用四個阻值均為R的電阻連成如圖所示的電路,開關(guān)S閉合時,有一質(zhì)量為,帶電荷量為的小球靜止于水平放置的平行板電容器的中點,平行板電容器的下極板接地,F(xiàn)打開開關(guān)S,這個帶電小球便向平行板電容器的一個極板運動,并和此板碰撞,碰撞過程中小球沒有機(jī)械能損失,只是碰后小球所帶電荷量發(fā)生變化,碰后小球帶有和該極板同種性質(zhì)的電荷,并恰能運動到另一極板,設(shè)兩極板間距離為,不計電源內(nèi)阻,求:

(1)小球開始帶什么電?小球開始在中點的電勢是多少?電源電動勢E為多大?

(2)小球與極板碰撞后所帶的電荷量為多少?

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

用四個阻值均為R的電阻連成如圖所示的電路,開關(guān)S閉合時,有一質(zhì)量為,帶電荷量為的小球靜止于水平放置的平行板電容器的中點,平行板電容器的下極板接地,F(xiàn)打開開關(guān)S,這個帶電小球便向平行板電容器的一個極板運動,并和此板碰撞,碰撞過程中小球沒有機(jī)械能損失,只是碰后小球所帶電荷量發(fā)生變化,碰后小球帶有和該極板同種性質(zhì)的電荷,并恰能運動到另一極板,設(shè)兩極板間距離為,不計電源內(nèi)阻,求:

1.小球開始帶什么電?小球開始在中點的電勢是多少?電源電動勢E為多大?

2.小球與極板碰撞后所帶的電荷量為多少?

 

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源:2010年福建省四地六校聯(lián)考高二上學(xué)期第三次月考物理試卷 題型:計算題

用四個阻值均為R的電阻連成如圖所示的電路,開關(guān)S閉合時,有一質(zhì)量為,帶電荷量為的小球靜止于水平放置的平行板電容器的中點,平行板電容器的下極板接地,F(xiàn)打開開關(guān)S,這個帶電小球便向平行板電容器的一個極板運動,并和此板碰撞,碰撞過程中小球沒有機(jī)械能損失,只是碰后小球所帶電荷量發(fā)生變化,碰后小球帶有和該極板同種性質(zhì)的電荷,并恰能運動到另一極板,設(shè)兩極板間距離為,不計電源內(nèi)阻,求:
(1)小球開始帶什么電?小球開始在中點的電勢是多少?電源電動勢E為多大?
(2)小球與極板碰撞后所帶的電荷量為多少?

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源:2013屆度廣西龍州縣高級中學(xué)高二物理階段性考試物理卷 題型:計算題

用四個阻值均為R的電阻連成如圖所示的電路,開關(guān)S閉合時,有一質(zhì)量為,帶電荷量為的小球靜止于水平放置的平行板電容器的中點,平行板電容器的下極板接地,F(xiàn)打開開關(guān)S,這個帶電小球便向平行板電容器的一個極板運動,并和此板碰撞,碰撞過程中小球沒有機(jī)械能損失,只是碰后小球所帶電荷量發(fā)生變化,碰后小球帶有和該極板同種性質(zhì)的電荷,并恰能運動到另一極板,設(shè)兩極板間距離為,不計電源內(nèi)阻,求:

1.小球開始帶什么電?小球開始在中點的電勢是多少?電源電動勢E為多大?

2.小球與極板碰撞后所帶的電荷量為多少?

 

查看答案和解析>>

同步練習(xí)冊答案