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一平行板电容器的两个极板水平放置,两极板间有一带电量不变的小油滴,油滴在极板间运动时所受空气阻力的大小与其速率成正比. 若两极板间电压为零,经一段时间后,油滴以速率v匀速下降; 若两极板间的电压为U,经一段时间后,油滴以速率v匀速上升.若两极板间电压为-U,油滴做匀速运动时速度的大小、方向将是(  )
分析:当两极板间电压为零,根据平衡得出油滴的重力和阻力的关系;若两极板间的电压为U,根据平衡求出电场力、重力和阻力的大小关系;最终再根据平衡求出两极板间电压为-U时电场力、重力和阻力的大小关系,从而得出油滴的速度大小和方向.
解答:解:若两极板间电压为零,经一段时间后,油滴以速率v匀速下降,有mg=kv,
若两极板间的电压为U,经一段时间后,油滴以速率v匀速上升,知电场力大于重力,有:q
U
d
=mg+kv,
若两极板间电压为-U,则电场力方向向下,当油滴做匀速运动时,有kv′=mg+q
U
d
,联立三式解得v′=3v,方向向下.故C正确,A、B、D错误.
故选C.
点评:解决本题的关键能够对油滴进行正确的受力分析,运用平衡进行求解.
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