Question

【题目】如图所示电路，电源电动势，内阻，电阻，，，C为水平放置的平行板电容器，其电容，两极板的间距取，结果均保留两位有效数字。

开关S处于断开状态时，平行板电容器的电压是多大？所带电荷量是多少？

开关S处于断开状态时，有一带电微粒恰好能在平行板电容器中静止不动，求该微粒的电性及比荷；

在开关S由断开到闭合的过程中，流过电阻的电荷量为多少？

Answer 1

【答案】（1）24V；7.210-11C；（2）4.210-3C/kg；（3）9.010-12C

【解析】

（1）当开关S断开时，电容器的电压等于电阻R2两端的电压，根据欧姆定律及串联电路电压的分配关系，利用比例法可求电容器的电压和电量。

（2）开关S断开时带电油滴恰好静止在水平放置的平行金属板正中间，电场力与重力平衡，即可求出该微粒的电性及比荷。

（3）当S闭合后，电阻R3与R1并联，电容器的电压等于电阻R3两端的电压，求出电容器的电量，再求出电容器电量的变化量，即为流过R2的总电量。

（1）断开时，电阻R3两端电压即为平行板电容器的电压：U3===24V

电容器上的电荷量：Q1=CU2=3.010-1224C=7.210-11C

（2）设微粒质量为m，电量为q，由图可知，电容器的上极板带正电，微粒受到的电场力与重力大小相等，方向相反，所以该微粒带负电；当开关S断开时有：=mg

可得该微粒比荷：=，代入数据得：=4.210-3C/kg

（3）闭合后，R1与R2并联，外阻为：R并===6

电容器上的电压为：U===21V

则在开关S由断开到闭合的过程中，流过R2的电量为：Q=Q1-CU并

代入数据得：Q=9.010-12C