如圖所示的電路中,4個(gè)電阻的阻值均為R,E為直流電源,其內(nèi)阻可以不計(jì),沒(méi)有標(biāo)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(gè)平行極板之間有一個(gè)質(zhì)量為m,電荷量為q的帶電小球.當(dāng)開關(guān)S閉合時(shí),帶電小球靜止在兩極板間的中點(diǎn)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(gè)極板運(yùn)動(dòng),并與此極板碰撞,設(shè)在碰撞時(shí)沒(méi)有機(jī)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(yùn)動(dòng)到另一極板.求小球與電容器某個(gè)極板碰撞后所帶的電荷量.


見分析
【試題分析】
由電路圖可以看出,因R4支路上無(wú)電流,無(wú)論S是否閉合,電容器兩極板間電壓始終等于電阻R3上的電壓U3,當(dāng)S閉合時(shí),設(shè)電容器極板間電壓為U,電源的電動(dòng)勢(shì)為E,由分壓關(guān)系可得U=U3E①
小球處于靜止,由平衡條件得
                             =mg                          ②
當(dāng)S斷開,由R1和R3串聯(lián)可得電容兩極板間電壓
                             U′=                            ③
由①③得U′=U④
U′<U表明S斷開后小球?qū)⑾蛳聵O板運(yùn)動(dòng),重力對(duì)小球做正功,電場(chǎng)力對(duì)小球做負(fù)功,表明小球所帶電荷與下極板的極性相同,由功能關(guān)系得
                                       ⑤
因小球與下極板碰撞時(shí)無(wú)機(jī)械能損失,設(shè)小球碰后電荷量變?yōu)閝′,由功能關(guān)系得
                                    ⑥
聯(lián)立上述各式解得
q′=q
即小球與下極板碰后電荷符號(hào)未變,電荷量變?yōu)樵瓉?lái)的.
練習(xí)冊(cè)系列答案
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如圖所示的電路中,4個(gè)電阻的阻值均為R,E為直流電源電動(dòng)勢(shì),其內(nèi)阻可以不計(jì),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(gè)平行極板之間有一個(gè)質(zhì)量為m的帶電小球.當(dāng)電鍵K閉合時(shí),帶電小球靜止在兩極板間的中點(diǎn)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(gè)極板運(yùn)動(dòng),并與此極板碰撞,設(shè)在碰撞時(shí)沒(méi)有機(jī)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(yùn)動(dòng)到平行極板電容器的另一極板.求小球與電容器某個(gè)極板碰撞后所帶的電荷量.

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科目:高中物理 來(lái)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(jì)算題

(13分)如圖所示的電路中,4個(gè)電阻的阻值均為R,E為直流電源電動(dòng)勢(shì),其內(nèi)阻可以不計(jì),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(gè)平行極板之間有一個(gè)質(zhì)量為m的帶電小球.當(dāng)電鍵K閉合時(shí),帶電小球靜止在兩極板間的中點(diǎn)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(gè)極板運(yùn)動(dòng),并與此極板碰撞,設(shè)在碰撞時(shí)沒(méi)有機(jī)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(yùn)動(dòng)到平行極板電容器的另一極板.求小球與電容器某個(gè)極板碰撞后所帶的電荷量.

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(2)現(xiàn)把電鍵打開,帶電小球便往平行極板電容器的某個(gè)極板運(yùn)動(dòng),并與此極板碰撞,設(shè)在碰撞時(shí)沒(méi)有機(jī)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(yùn)動(dòng)到平行極板電容器的另一極板.求小球與電容器某個(gè)極板碰撞后所帶的電荷量.

 

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如圖所示的電路中,4個(gè)電阻的阻值均為R,E為直流電源電動(dòng)勢(shì),其內(nèi)阻可以不計(jì),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(gè)平行極板之間有一個(gè)質(zhì)量為m的帶電小球.當(dāng)電鍵K閉合時(shí),帶電小球靜止在兩極板間的中點(diǎn)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(gè)極板運(yùn)動(dòng),并與此極板碰撞,設(shè)在碰撞時(shí)沒(méi)有機(jī)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(yùn)動(dòng)到平行極板電容器的另一極板.求小球與電容器某個(gè)極板碰撞后所帶的電荷量.

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