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如图所示,电源电动势E=9V,内阻r=0.5Ω,电阻R1=5.0Ω,R2=3.5Ω,R3=6.0Ω,R4=3.0Ω,电容

来源:学生作业帮 编辑:作业帮 分类:物理作业 时间:2024/11/08 19:57:28
如图所示,电源电动势E=9V,内阻r=0.5Ω,电阻R1=5.0Ω,R2=3.5Ω,R3=6.0Ω,R4=3.0Ω,电容C=2.0μF.两板间距离为0.17m.

(1)求电键接到a时,电容的带电量是多少?上极板带何种电荷?
(2)求电键从与a接触到与b接触时,通过R3的电荷量是多少?上极板带何种电荷?
(3)若两极板中央有一个带电粒子,当电键与a接触时,正好处于静止状态,若电键与b接触后,带电粒子向哪极板运动?经过多长时间到达极板?(不考虑电容充放电时间,g=10m/s2
(1)当开关接a时,电容器的电压 U1=
R1
R1+R2+rE=
5
5+3.5+0.5×9V=5V
电量 Q1=CU1=2×10-6×5C=2×10-5C
由于上极板电势高,则上极板带正电荷.
(2)电键与b接触时,电容器的电压 U1=
R2
R1+R2+rE=
3.5
5+3.5+0.5×9V=3.5V
则由Q=CU可知,开关由a接b的过程中,电量变化△Q=(U1+U2)C=8.5×2.0×10-6=1.7×10-5C
即通过R3的电荷量为1.7×10-5C.
由于上极板电势低,则上极板带负电荷.
(3)当电键与a接触时,粒子正好处于静止状态,电场力与重力平衡,则知电场力方向竖直向上,且有:mg=q
U1
d
若电键与b接触后,场强反向,电场力反向,则小球向下极板做加速运动.
根据牛顿第二定律得:mg+q
U2
d=ma
联立得:a=g
U1+U2
U1=10×
5+3.5
5=17m/s2

1
2d=
1
2at2得:t=

d
a=

0.17
17s=0.1s
答:
(1)电键接到a时,电容的带电量是2×10-5C.上极板带正电荷.
(2)电键从与a接触到与b接触时,通过R3的电荷量是1.7×10-5C.上极板带负电荷.
(3)带电粒子向下极板运动,经过0.1s时间到达下极板.