Question

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

如图所示，电源电动势E=9V，内电阻r=0.5Ω，电阻R1=5.0Ω、R2=3.5Ω、R3=6.0Ω、R4=3.0Ω，电容C=2.0 μF。两板间距离为0.17m。（1）电键接到a时，电容的带电量是多少？上极板带何种电荷？
（2）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，带电粒子向哪一极板运动？经历多长时间到达该极板？（不考虑电容充放电时间，g=10m/s)

Answer 1

一、当电键与a接触时，电路如左图所示。当电流稳定后，电容器两端的电压等于R1两端的电压。

 

I=E/（R1+R2+r）=9/(5+3.5+0.5)=1(A)。电容器两端的电压Uc=U1=IR1=1×5=5（V）。Q1=CUc=2.0 ×10^(-6)×5=1.0×10^(-5)(C)。电容器的上极板带正电荷。

二、电键与b接触时，电路如右图所示。当电流稳定后，电容器两端的电压等于R2两端的电压。

I=E/（R1+R2+r）=9/(5+3.5+0.5)=1(A)。电容器两端的电压Uc=U2=IR2=1×3.5=3.5（V）。

Q2=CUc=2.0 ×10^(-6)×3.5=7.0×10^(-6)(C)。电容器的上极板带负电荷。

所以，通过R3的电荷量是 Q=Q1+Q2=1.7×10^(-5)(C)。

三、当电键和a接触时，带电粒子静止，所以粒子带负电，且 mg=U1q/d。

电键和b接触时，带电粒子所受的重力和电场力均竖直向下，故带电粒子向下极板运动。由 .U2q/d+mg=ma 。

解得 a=(U2q/d+U1q/d)/m=(3.5U1/5+U1)q/md=((3.5/5)+1)U1q×/m=1.7g=17(m/s^2)。

由 S=(1/2)at^2 ，又S=(1/2)d。所以 t=根号下（2S/a）=根号下（d/a）=0.1(s)。

 

数据烦再验算一下，好吗？对否，请参考！