Question

【題目】如圖所示電路，電源電動勢，內阻，電阻，，，C為水平放置的平行板電容器，其電容，兩極板的間距取，結果均保留兩位有效數字。

開關S處于斷開狀態時，平行板電容器的電壓是多大？所帶電荷量是多少？

開關S處于斷開狀態時，有一帶電微粒恰好能在平行板電容器中靜止不動，求該微粒的電性及比荷；

在開關S由斷開到閉合的過程中，流過電阻的電荷量為多少？

Answer 1

【答案】（1）24V；7.210-11C；（2）4.210-3C/kg；（3）9.010-12C

【解析】

（1）當開關S斷開時，電容器的電壓等于電阻R2兩端的電壓，根據歐姆定律及串聯電路電壓的分配關系，利用比例法可求電容器的電壓和電量。

（2）開關S斷開時帶電油滴恰好靜止在水平放置的平行金屬板正中間，電場力與重力平衡，即可求出該微粒的電性及比荷。

（3）當S閉合后，電阻R3與R1并聯，電容器的電壓等于電阻R3兩端的電壓，求出電容器的電量，再求出電容器電量的變化量，即為流過R2的總電量。

（1）斷開時，電阻R3兩端電壓即為平行板電容器的電壓：U3===24V

電容器上的電荷量：Q1=CU2=3.010-1224C=7.210-11C

（2）設微粒質量為m，電量為q，由圖可知，電容器的上極板帶正電，微粒受到的電場力與重力大小相等，方向相反，所以該微粒帶負電；當開關S斷開時有：=mg

可得該微粒比荷：=，代入數據得：=4.210-3C/kg

（3）閉合后，R1與R2并聯，外阻為：R并===6

電容器上的電壓為：U===21V

則在開關S由斷開到閉合的過程中，流過R2的電量為：Q=Q1-CU并

代入數據得：Q=9.010-12C