在真空中水平放置平行板电容器,两极板间有一个带电油滴,电容器两板间距为d,当平行板电容器的电压为U0时,油滴保持静止状态,如图所示.当给电容器突然充电使其电压增加△U1

首页 > 考试 > 物理 > 高中物理 > 牛顿第二定律/2022-10-29 / 加入收藏 / 阅读 [打印]

◎ 题目

在真空中水平放置平行板电容器,两极板间有一个带电油滴,电容器两板间距为d,当平行板电容器的电压为U0时,油滴保持静止状态,如图所示.当给电容器突然充电使其电压增加△U1,油滴开始向上运动;经时间△t后,电容器突然放电使其电压减少△U2,又经过时间△t,油滴恰好回到原来位置.假设油滴在运动过程中没有失去电荷,充电和放电的过程均很短暂,这段时间内油滴的位移可忽略不计.重力加速度为g.试求:
(1)带电油滴所带电荷量与质量之比;
(2)第一个△t与第二个△t时间内油滴运动的加速度大小之比;
(3)△U1与△U2之比.
魔方格

◎ 答案

(1)油滴静止时          mg=q
U0
d

则                         
q
m
=
dg
U0

(2)设第一个△t内油滴的位移为x1,加速度为a1,第二个△t内油滴的位移为x2,加速度为a2,则
x1=
1
2
a1t2
x2=v1△t-
1
2
a2t2

且            v1=a1△t,x2=-x1                                 
解得          a1:a2=1:3                                        
(3)油滴向上加速运动时:q
U0+△U1
d
-mg=ma1
,即q
U1
d
=ma1

油滴向上减速运动时mg-q
U0+△U1-△U2
d
=ma2
,即q
U2-△U1
d
=ma2

则                         
U1
U2-△U1
=
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