Question

如圖所示，四個(gè)電阻阻值均為R，電池內(nèi)阻不計(jì)，S閉合時(shí)，水平平行的金屬板間質(zhì)量為m，帶電荷量為q的微粒，恰好靜止在兩板的中央d/2處(d為兩板間的距離)，S斷開后，微粒向一極板運(yùn)動(dòng)，碰撞后速度大小不變只改變方向，電量由q變?yōu)閝′，隨后向另一極板運(yùn)動(dòng)，到達(dá)另一極板時(shí)速度恰好減為零。

(1)電路中電池電動(dòng)勢(shì)多大?
(2)微粒后來的帶電荷量q′多大?

Answer 1

（1）  （2）

試題分析：（1）據(jù)題意，當(dāng)電鍵s閉合時(shí)，電容器與電阻R并聯(lián)，
兩者電壓相等，由于微粒靜止在電容器中 則有：


所以電容器的電壓和電阻R的電壓為：
據(jù)圖中電路連接方式，電路中電動(dòng)勢(shì)有：
（2）電鍵斷開后，電阻R上的電壓為：，
電壓變大電場(chǎng)力也增加，微粒向上運(yùn)動(dòng)，此過程重力做負(fù)功，電場(chǎng)力做正功；
微粒與上極板碰撞后反向運(yùn)動(dòng)，此過程重力做正功，電場(chǎng)力做負(fù)功，從微粒開始運(yùn)動(dòng)到運(yùn)動(dòng)至下極板過程中應(yīng)用動(dòng)能定理有：
所以可以計(jì)算得電荷量為：