Question

用四個(gè)阻值均為R的電阻連成如圖所示的電路，開關(guān)S閉合時(shí)，有一質(zhì)量為，帶電荷量為的小球靜止于水平放置的平行板電容器的中點(diǎn)，平行板電容器的下極板接地�，F(xiàn)打開開關(guān)S，這個(gè)帶電小球便向平行板電容器的一個(gè)極板運(yùn)動，并和此板碰撞，碰撞過程中小球沒有機(jī)械能損失，只是碰后小球所帶電荷量發(fā)生變化，碰后小球帶有和該極板同種性質(zhì)的電荷，并恰能運(yùn)動到另一極板，設(shè)兩極板間距離為，不計(jì)電源內(nèi)阻，求：
（1）小球開始帶什么電？小球開始在中點(diǎn)的電勢是多少？電源電動勢E為多大？
（2）小球與極板碰撞后所帶的電荷量為多少？

Answer 1

（1）負(fù)　　（2）

（1）當(dāng)S閉合時(shí)，小球靜止于水平放置的平行板電容器的中點(diǎn)，上極板電勢高于下極板，對帶電小球進(jìn)行受力分析，可知小球帶負(fù)電荷，設(shè)電容器電壓為U，則有：

解得：則小球開始在中點(diǎn)的電勢
……………………6分
（2）設(shè)斷開S后，電容器的電壓為，則：

因?yàn)榕鲎策^程中小球沒有機(jī)械能損失，只是碰后小球所帶電荷量發(fā)生變化，所以對帶電小球運(yùn)動的全過程根據(jù)動能定理得：

解得：………………………4分