如图所示,四个电阻阻值均为R,电键S闭合时,有一质量为m,带电量为q的小球静止于水平放置的平行板电容器的中点.现打开电键

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  • 解题思路:(1)电键S闭合时,根据串并联电路的特点,求出电容器板间电压与电动势的关系,对小球受力情况进行分析,由电场力与重力平衡,即可求出板间电压,解得电源的电动势.

    (2)断开S,由电路的关系求出电容器的板间电压,对带电小球运动的全过程,根据动能定理求解小球与极板碰撞后所带的电量.

    (1)当S闭合时,电容器电压为U,则:U=

    E

    1.5R•R=

    2

    3E①

    对带电小球受力分析得:[qU/d=mg②

    由①②式 解得:E=

    3mgd

    2q]③

    (2)断开S,电容器电压为U′,则:U′=[E/2R•R=

    E

    2]④

    对带电小球运动的全过程,根据动能定理得:q′U′-mg[d/2−q

    U′

    2=0 ⑤

    由③④⑤解得:q′=

    7

    6q⑥

    答:

    (1)电源电动势E是

    3mgd

    2q].

    (2)小球与极板碰撞后所带的电量为

    7

    6q.

    点评:

    本题考点: 闭合电路的欧姆定律;动能定理的应用;带电粒子在匀强电场中的运动.

    考点点评: 本题是电路与电场两部分知识的综合,关键是确定电容器的电压与电动势的关系.

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