(13分)如圖所示的電路中,4個電阻的阻值均為R,E為直流電源電動勢,其內(nèi)阻可以不計,平行板電容器兩極板間的距離為d.在平行極板電容器的兩個平行極板之間有一個質(zhì)量為m的帶電小球.當電鍵K閉合時,帶電小球靜止在兩極板間的中點O上.

(1)求小球所帶的電荷的極性和電量

(2)現(xiàn)把電鍵打開,帶電小球便往平行極板電容器的某個極板運動,并與此極板碰撞,設在碰撞時沒有機械能損失,但帶電小球的電荷量發(fā)生變化.碰后小球帶有與該極板相同性質(zhì)的電荷,而且所帶的電荷量恰好剛能使它運動到平行極板電容器的另一極板.求小球與電容器某個極板碰撞后所帶的電荷量.

 

【答案】

  ,帶正電(2)

【解析】由電路圖可以看出,因R4支路上無電流,電容器兩極板間電壓,無論K是否閉合始終等于電阻R3上的電壓U3,當K閉合時,設此兩極板間電壓為U,電源的電動勢為E,由分壓關(guān)系可得U=U3E                 ①     (2分)

小球處于靜止,由平衡條件得=mg      ②      (1分)

所以  ,帶正電                 (2分)

                        

(2)當K斷開,由R1和R3串聯(lián)可得電容兩極板間電壓為U′=   ③(1分)

由①③式得U′=U         ④(1分)

U′<U表明K斷開后小球?qū)⑾蛳聵O板運動,重力對小球做正功,電場力對小球做負功,由功能關(guān)系可知

mgmv2-0        ⑤(2分)

因小球與下極板碰撞時無機械能損失,設小球碰后電荷量變?yōu)閝′,由功能關(guān)系得

q′U′-mgd=0-mv2                    ⑥(2分)

聯(lián)立上述各式解得(1分)

即小球與下極板碰后電荷符號未變,電荷量變?yōu)?img src="http://thumb.zyjl.cn/pic6/res/gzwl/web/STSource/2012111915544141017590/SYS201211191555255663997959_DA.files/image002.png">(1分)

本題考查含容電路的分析,由電路圖可以看出,因R4支路上無電流,電容器兩極板間電壓,無論K是否閉合始終等于電阻R3上的電壓U3,當K閉合時,設此兩極板間電壓為U,電源的電動勢為E,由分壓關(guān)系可得U=U3E,再以小球為研究對象,當小球靜止時所受重力與電場力平衡,由此可求得小球電荷量大小和電性,當K斷開后,由串聯(lián)分壓可求得電容器兩端電壓,同理求得電場力,再由動能定理可求得電場力做功,從而求得電荷電量

 

練習冊系列答案
相關(guān)習題

科目:高中物理 來源: 題型:

如圖所示的電路中,4個電阻的阻值均為R,E為直流電源電動勢,其內(nèi)阻可以不計,平行板電容器兩極板間的距離為d.在平行極板電容器的兩個平行極板之間有一個質(zhì)量為m的帶電小球.當電鍵K閉合時,帶電小球靜止在兩極板間的中點O上.
(1)求小球所帶的電荷的極性和電量
(2)現(xiàn)把電鍵打開,帶電小球便往平行極板電容器的某個極板運動,并與此極板碰撞,設在碰撞時沒有機械能損失,但帶電小球的電荷量發(fā)生變化.碰后小球帶有與該極板相同性質(zhì)的電荷,而且所帶的電荷量恰好剛能使它運動到平行極板電容器的另一極板.求小球與電容器某個極板碰撞后所帶的電荷量.

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科目:高中物理 來源:2013屆湖北省武漢市四校高三10月聯(lián)考物理試卷(帶解析) 題型:計算題

(13分)如圖所示的電路中,4個電阻的阻值均為R,E為直流電源電動勢,其內(nèi)阻可以不計,平行板電容器兩極板間的距離為d.在平行極板電容器的兩個平行極板之間有一個質(zhì)量為m的帶電小球.當電鍵K閉合時,帶電小球靜止在兩極板間的中點O上.

(1)求小球所帶的電荷的極性和電量
(2)現(xiàn)把電鍵打開,帶電小球便往平行極板電容器的某個極板運動,并與此極板碰撞,設在碰撞時沒有機械能損失,但帶電小球的電荷量發(fā)生變化.碰后小球帶有與該極板相同性質(zhì)的電荷,而且所帶的電荷量恰好剛能使它運動到平行極板電容器的另一極板.求小球與電容器某個極板碰撞后所帶的電荷量.

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科目:高中物理 來源: 題型:

如圖所示的電路中,4個電阻的阻值均為R,E為直流電源,其內(nèi)阻可以不計,沒有標明哪一極是正極.平行板電容器兩極板間的距離為d.在平行板電容器的兩個平行極板之間有一個質(zhì)量為m,電荷量為q的帶電小球.當開關(guān)S閉合時,帶電小球靜止在兩極板間的中點O上.現(xiàn)把開關(guān)打開,帶電小球便往平行極板電容器的某個極板運動,并與此極板碰撞,設在碰撞時沒有機械能損失,但帶電小球的電荷量發(fā)生變化.碰后小球帶有與該極板相同性質(zhì)的電荷,而且所帶的電荷量恰好能使它運動到另一極板.求小球與電容器某個極板碰撞后所帶的電荷量.

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科目:高中物理 來源:2012-2013學年湖北省武漢市四校高三(上)聯(lián)考物理試卷(10月份)(解析版) 題型:解答題

如圖所示的電路中,4個電阻的阻值均為R,E為直流電源電動勢,其內(nèi)阻可以不計,平行板電容器兩極板間的距離為d.在平行極板電容器的兩個平行極板之間有一個質(zhì)量為m的帶電小球.當電鍵K閉合時,帶電小球靜止在兩極板間的中點O上.
(1)求小球所帶的電荷的極性和電量
(2)現(xiàn)把電鍵打開,帶電小球便往平行極板電容器的某個極板運動,并與此極板碰撞,設在碰撞時沒有機械能損失,但帶電小球的電荷量發(fā)生變化.碰后小球帶有與該極板相同性質(zhì)的電荷,而且所帶的電荷量恰好剛能使它運動到平行極板電容器的另一極板.求小球與電容器某個極板碰撞后所帶的電荷量.

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