如图.电压恒定,R1=R2=R3,当开关S断开时,处在水平放置的平行板电容器间的微粒恰好处于平衡状态.当开关S闭合时,电容器两端的电压恒定后,带电粒子的加速度是多大?方向如何?答案是a=1/2g 方向

来源:学生作业帮助网 编辑:作业帮 时间:2024/05/05 23:57:15

如图.电压恒定,R1=R2=R3,当开关S断开时,处在水平放置的平行板电容器间的微粒恰好处于平衡状态.当开关S闭合时,电容器两端的电压恒定后,带电粒子的加速度是多大?方向如何?答案是a=1/2g 方向
如图.电压恒定,R1=R2=R3,当开关S断开时,处在水平放置的平行板电容器间的微粒恰好处于平衡状态.当开关S闭合时,电容器两端的电压恒定后,带电粒子的加速度是多大?方向如何?
答案是a=1/2g 方向向下.
我是这样想的:
断开S时,因为电容器阻断电流的关系,
所以U电容器=U
所以 mg=qU/d
闭合时,因为电容器阻断电流
所以I电容器=0 ,即I(R2)=0
所以可看成为R1 R3组成的串联电路.
I=U/(R1+R3) = U/2R
然后有U(R3)=IR=E/2
又因为R3 与 R2 并联 所以U电容器=U/2
所以qU/2d =1/2 mg
就可以得到答案.
这样做答案虽然是一样,但是总觉得似乎有点怪怪的?不知道哪错了该怎么改?
虽然有点长,但还是请看下.答得好的加分.

如图.电压恒定,R1=R2=R3,当开关S断开时,处在水平放置的平行板电容器间的微粒恰好处于平衡状态.当开关S闭合时,电容器两端的电压恒定后,带电粒子的加速度是多大?方向如何?答案是a=1/2g 方向
“又因为R3 与 R2 并联,所以U电容器=U/2,所以qU/2d =1/2 mg”——上面这段分析有问题.
1、当S闭合后电路稳定时,电容器两端电压等于R3两端电压,由R1和R3组成串联电路以及R1=R3,得U(C)=U/2;
2、当S断开时,U(C)=U且带电微粒平衡,那么有qU/d=mg,重力方向竖直向下,那么电场力方向必定竖直向上;
当S闭合时,U(C)=U/2,电场力减小,带电粒子所受合外力F=mg-qU/2d=mg/2,a=F/m=g/2,方向竖直向下.

断开S时,
U电容器=U
mg=qU/d
闭合时,
R1 R3组成串联电路。
I=U/(R1+R3) = U/2R
U(R3)=IR
所以 U电容器=U/2
mg-qU/2d =ma
就可以得到答案。