Question

17．如圖所示，一平行板電容器接在U=12V的直流電源上，上極板帶正電，下極板帶負(fù)電，電容C=3.0×10^-10 F，兩極板間距離d=1.20×10^-3m，現(xiàn)板間有一帶電油滴，其質(zhì)量為m=2.0×10^-3 kg，恰在板間處于靜止?fàn)顟B(tài)，取重力加速度g=10m/s²，求：
（1）油滴帶何種電荷？
（2）該電容器極板所帶電量Q是多少庫(kù)侖？
（3）該微粒帶電量為多少？

Answer 1

分析 （1）粒子處于靜止?fàn)顟B(tài)，由二力平衡得出電場(chǎng)力的方向，從而判斷出油滴的電性；
（2）平行板電容器接在U=12V的直流電源上，板間電壓U等于電源的電壓．由電容的定義式C=$\frac{Q}{U}$求解電容器所帶電量．
（3）平行板電容器建立勻強(qiáng)電場(chǎng)，由E=$\frac{U}hxsqmdm$求出板間電場(chǎng)強(qiáng)度E．帶電微粒在板間處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，重力與電場(chǎng)力平衡，由平衡條件求出微粒的帶電量．

解答 解：（1）由于電容器上板與電源的正極相連，所以帶正電，場(chǎng)強(qiáng)方向向下，微粒所受電場(chǎng)力方向豎直向上，則該電荷帶負(fù)電．
（2）由電容的定義式C=$\frac{Q}{U}$得，電容器所帶電量Q=CU=3.0×10^-10×12C=3.6×10^-9C．
（3）由E=$\frac{U}cviziau$得，板間電場(chǎng)強(qiáng)度E=$\frac{12}{1.2×1{0}^{-3}}V/m=1{0}^{4}V/m$
對(duì)于帶電微粒，由平衡條件得，qE=mg
則q=$\frac{mg}{E}$=$\frac{2×1{0}^{-3}×10}{1{0}^{4}}$C=2×10^-6C
答：（1）油滴帶負(fù)電；
（2）該電容器所帶電量3.6×10^-9C．
（3）該微粒帶電量為2×10^-6C．

點(diǎn)評(píng) 本題要區(qū)分清楚電容器的電荷量與微粒的電荷量不同．對(duì)于平衡問(wèn)題，分析受力是基礎(chǔ)．基礎(chǔ)題，比較容易．