平行板电容器是一种常用的电学元件。
(1)如图甲所示,电源与平行板电容器,定值电阻,开关组成闭合电路。已知平行板电容器的电容为C,电源电动势为E,内阻不计,不考虑极板边缘效应,请在图乙中画出充电过程中电容器两极板电压u随其所带电荷量q变化的图像,并类比直线运动中由v-t图像求位移的方法,求充电完毕时电容器储存的电能W。

(2)如图丙所示,M、N是平行板电容器的两个极板,板间距离为d。用绝缘细线把一个质量为m,电荷量为q的带电小球悬挂在两极板间,已知开关S闭合后,且小球静止时,绝缘细线与竖直方向夹角为θ,电源电动势为E,内阻不计。三个定值电阻的阻值分别为R1、R2、R3。重力加速度为g,忽略小球的电荷量对极板间电场的影响。
a.求夹角θ与定值电阻阻值的关系式;
b.若某时刻烧断细线,同时断开开关S,通过分析定性说明小球在两极板间可能出现的运动情况(假设小球的电荷量保持不变,且始终未与极板发生碰撞)。
【考点】电容器的储能问题;平行板电容器的相关参数与计算.
【答案】(1)充电完毕时电容器储存的电能W为CE2;
(2)a.夹角θ与定值电阻阻值的关系式为tanθ=;
b.小球先做变加速曲线运动,再做匀变速曲线运动。
1
2
(2)a.夹角θ与定值电阻阻值的关系式为tanθ=
q
E
R
1
mgd
(
R
1
+
R
2
)
b.小球先做变加速曲线运动,再做匀变速曲线运动。
【解答】
【点评】
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发布:2024/4/20 14:35:0组卷:239引用:1难度:0.6
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