Question

如图9所示，LC电路中C是带有电荷的平行板电容器，两极板水平放置．开关S断开时，极板间灰尘恰好静止．当开关S闭合时，灰尘在电容器内运动，若C＝0.4 μF，

L＝1 mH，求：

图9

 (1)从S闭合开始计时，经2π×10^－5 s时，电容器内灰尘的加速度大小为多少？

(2)当灰尘的加速度多大时，线圈中电流最大？

 

Answer 1

【答案】

(1)2g　(2)加速度大小为g，且方向竖直向下

【解析】(1)开关S断开时，极板间灰尘处于静止状态，则有，式中m为灰尘质量，Q为电容器所带的电荷量，d为板间距离，由，得 s＝4π×10^－5 s，当t＝2π×10^－5 s时，即t＝，振荡电路中电流为零，电容器极板间场强方向跟t＝0时刻方向相反，则此时灰尘所受的合外力为F_合＝mg＋＝2mg，又因为F_合＝ma，所以a＝2g，方向竖直向下．

(2)当线圈中电流最大时，电容器所带的电荷量为零，此时灰尘仅受重力，灰尘的加速度为g，方向竖直向下．

思路分析：开关S断开时，极板间灰尘处于静止状态，则有，t＝，振荡电路中电流为零，电容器极板间场强方向跟t＝0时刻方向相反，则此时灰尘所受的合外力为F_合＝mg＋＝2mg，又因为F_合＝ma，所以a＝2g，方向竖直向下．当线圈中电流最大时，电容器所带的电荷量为零，此时灰尘仅受重力，灰尘的加速度为g，方向竖直向下．

试题点评：本题结合牛顿运动定律考查了电磁振荡电路中的变化