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.