在如图所示的装置中,电源电动势为E,内阻不计,定值电阻为R1,滑动变阻器总值为R2,置于真空中的平行板电容器水平放置,极板间距为d.处在电容器中的油滴A恰好静止不动,此时
◎ 题目
在如图所示的装置中,电源电动势为E,内阻不计,定值电阻为R1,滑动变阻器总值为R2,置于真空中的平行板电容器水平放置,极板间距为d.处在电容器中的油滴A恰好静止不动,此时滑动变阻器的滑片P位于中点位置. (1)求此时电容器两极板间的电压; (2)求该油滴的电性以及油滴所带电荷量q与质量m的比值; (3)现将滑动变阻器的滑片P由中点迅速向上滑到某位置,使电容器上的电荷量变化了Q1,油滴运动时间为t,再将滑片从该位置迅速向下滑动到另一位置,使电容器上的电荷量又变化了Q2,当油滴又运动了2t的时间,恰好回到原来的静止位置.设油滴在运动过程中未与极板接触,滑动变阻器滑动所用时间与电容器充电、放电所用时间均忽略不计.求:Q1与Q2的比值. |
◎ 答案
(1)电路中的电流I=
平行板电容器两端的电压U=
(2)电容上板速写正电,油滴处于静止状态,电场力向上,则油滴带负电.对油滴受力分析,得F电-mg=0,即
(3)设电容器的电容为C,极板原来具有的电荷量为Q,电容器上的电量变化Q1后,油滴在电场中向上做初速度为零的匀加速直线运动,t秒末油滴的速度为v1、位移为s,板间的电压 U1=
根据牛顿第二定律得 F电1-mg=ma1,
根据运动学公式得s=
电容器上的电量又变化了Q2后,油滴在电场中向上做匀减速直线运动,2t秒末位移为-s. 极板间的电压为U2= |