Question

20．如圖所示，一平行板電容器跟一電源相接，電源電壓為U，兩板之間距離為d，一質(zhì)量為m的帶電液滴在平行板電容器極板A、B間恰好處于靜止?fàn)顟B(tài)．已知重力加速度為g，則：
（1）帶電液滴帶何種電荷？
（2）帶電液滴所帶電荷量是多少？
（3）當(dāng)S閉合時(shí)，若將兩板間距離增大為原來的兩倍，那么液滴的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)如何變化？如果做加速運(yùn)動(dòng)，請(qǐng)計(jì)算出加速度．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)粒子處于平衡狀態(tài)，結(jié)合受力分析與平衡條件，及電場(chǎng)力方向，即可求解；
（2）根據(jù)電場(chǎng)力等于重力，結(jié)合電場(chǎng)強(qiáng)度公式E=$\frac{U}cgy9s4w$，即可求解；
（3）當(dāng)S閉合時(shí)，間距增大，而電壓不變，從而得出電場(chǎng)強(qiáng)度變化情況，再根據(jù)牛頓第二定律，即可求解．

解答 解：（1）因?yàn)榱Ｗ犹幱陟o止?fàn)顟B(tài)，所以粒子受力平衡，則電場(chǎng)力向上，所以粒子帶負(fù)電．
（2）若帶電微粒恰在極板間靜止，則：qE=mg，
而E=$\frac{U}ptxtknq$，
解得：q=$\frac{mgd}{U}$
（3）S閉合時(shí)，U不變，d增大，E減小，即：E′=$\frac{U}{d′}$=$\frac{U}{2d}$=$\frac{E}{2}$
合外力為：F=mg-$\frac{1}{2}$Eq=$\frac{1}{2}$mg=ma，
因此a=$\frac{g}{2}$，方向向下．
液滴將向下做初速度為零，加速度為$\frac{1}{2}$g的勻加速直線運(yùn)動(dòng)．
答：（1）帶電液滴帶負(fù)電荷；
（2）帶電液滴所帶電荷量是$\frac{mgd}{U}$；
（3）當(dāng)S閉合時(shí)，若將兩板間距離增大為原來的兩倍，那么液滴將向下做初速度為零，加速度為$\frac{1}{2}$g的勻加速直線運(yùn)動(dòng)．

點(diǎn)評(píng) 考查粒子受力分析與平衡條件的應(yīng)用，掌握牛頓第二定律的內(nèi)容，理解影響電場(chǎng)強(qiáng)度的因素，及S閉合電壓不變，是解題的關(guān)鍵，同時(shí)注意符號(hào)運(yùn)算的正確性．