Question

17．如图所示，一平行板电容器接在U=12V的直流电源上，上极板带正电，下极板带负电，电容C=3.0×10^-10 F，两极板间距离d=1.20×10^-3m，现板间有一带电油滴，其质量为m=2.0×10^-3 kg，恰在板间处于静止状态，取重力加速度g=10m/s²，求：
（1）油滴带何种电荷？
（2）该电容器极板所带电量Q是多少库仑？
（3）该微粒带电量为多少？

Answer 1

分析 （1）粒子处于静止状态，由二力平衡得出电场力的方向，从而判断出油滴的电性；
（2）平行板电容器接在U=12V的直流电源上，板间电压U等于电源的电压．由电容的定义式C=$\frac{Q}{U}$求解电容器所带电量．
（3）平行板电容器建立匀强电场，由E=$\frac{U}{d}$求出板间电场强度E．带电微粒在板间处于静止状态时，重力与电场力平衡，由平衡条件求出微粒的带电量．

解答 解：（1）由于电容器上板与电源的正极相连，所以带正电，场强方向向下，微粒所受电场力方向竖直向上，则该电荷带负电．
（2）由电容的定义式C=$\frac{Q}{U}$得，电容器所带电量Q=CU=3.0×10^-10×12C=3.6×10^-9C．
（3）由E=$\frac{U}{d}$得，板间电场强度E=$\frac{12}{1.2×1{0}^{-3}}V/m=1{0}^{4}V/m$
对于带电微粒，由平衡条件得，qE=mg
则q=$\frac{mg}{E}$=$\frac{2×1{0}^{-3}×10}{1{0}^{4}}$C=2×10^-6C
答：（1）油滴带负电；
（2）该电容器所带电量3.6×10^-9C．
（3）该微粒带电量为2×10^-6C．

点评 本题要区分清楚电容器的电荷量与微粒的电荷量不同．对于平衡问题，分析受力是基础．基础题，比较容易．