有两个带电量相等的平板电容器A和B,它们的电容分别为CA和CB,板长分别为LA和LB,两板间距分别为dA和dB,两个电子以相同的初速度沿板长方向(且与场强垂直)

有两个带电量相等的平板电容器A和B,它们的电容分别为CA和CB,板长分别为LA和LB,两板间距分别为dA和dB,两个电子以相同的初速度沿板长方向(且与场强垂直)

题型:杭州一模难度:来源:
有两个带电量相等的平板电容器A和B,它们的电容分别为CA和CB,板长分别为LA和LB,两板间距分别为dA和dB,两个电子以相同的初速度沿板长方向(且与场强垂直)分别射入两电容器中,并穿过电场.则:
(1)平行板电容器A和B的电场强度比等于______.
(2)两电子在穿过电场的过程中,动能增加量之比等于______.
答案
(1)由C=
Q
U
可得,A、B电容器两极板间的电势差 
UA
UB
=
1
CA
1
CB
=
CB
CA

对于平行板电容器有:E=
U
d

所以平行板电容器A和B中的电场强度之比
EA
EB
=
UA
dA
UB
dB
=
UA
UB
×
dB
dA
=
CB
CA
×
dB
dA
=
CBdB
CAdA

(2)两电子穿过电场的过程中,动能的增加量等于电场力对电子所做的功
因为电子在电场中做类平抛运动,垂直电场方向做匀速直线运动,由此可得电子穿过电场所用时间之比
tA
tB
=
LA
v
LB
v
=
LA
LB

电子在平行电场方向做初速度为0的匀加速直线运动,所受的电场力使电子产生加速度,则有:
aA
aB
=
qEA
m
qEB
m
=
EA
EB
=
CBdB
CAdA

则据偏转位移y=
1
2
at2

电子在A、B电场中偏转位移之比:
yA
yB
=
1
2
aAtA2
1
2
aBtB2
=
CBdB
L2A
CAdA
L2A

所以电场力对电子做功之比为:
WA
WB
=
qEAyA
qEByB
=
C2B
d2B
L2A
C2A
d2A
L2B

即:
EKA
EKB
=
WA
WB
=
C2B
d2B
L2A
C2A
d2A
L2B

故答案为:(1)
EA
EB
=
CBdB
CAdA

(2)
C2B
d2B
L2A
C2A
d2A
L2B
举一反三
如图所示,一平行板电容器接在U=12V的直流电源上,电容C=3.0×10-10F,两极板间距离d=1.20×10-3m,取g=10m/s2,求:
(1)该电容器所带电量.
(2)若板间有一带电微粒,其质量为m=2.0×10-3kg,恰在板间处于静止状态,则该微粒带电量为多少?带何种电荷?
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如图所示,将一根粗细均匀的电阻丝弯成一上闭合的圆环,接入电路中,电路与圆环的O点固定,P为与圆环良好接触的滑动头.闭合开关S,在滑动头P缓慢地由m点经n点移到q点的过程中,电容器C所带的电荷量将(  )
A.由小变大B.由大变小
C.先变小后变大D.先变大后变小

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如图所示电路,电源电动势E=12V,内阻r=1Ω.外电路中电阻R1=2Ω,R2=3Ω,R3=7.5Ω.电容器的电容C=2μF.求:
(1)电键S闭合时,电路稳定时电容器所带的电量;
(2)电键从闭合到断开,流过电流表A的电量.
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美国著名科技期刊《探索》2007年1月号将超级电容器列为2006年世界七大技术发现之一,认为超级电容器是能量储存领域的一项革命性发展,并将在某些领域取代传统电池.作为一种新型储能装置,由于其单体电容可以是普通电容的百万倍以上,具有超级储电能力、高度可逆、寿命长等特点,几乎可无限次反复充放电,允许很大的充放电流、很宽的电压和温度范围,如图是某个超级电容器的照片.由于没有学过有关超级电容器的更多知识,某同学凭上述了解,提出了以下几点猜测,你认为这些猜测中最不合理的是(  )
A.可能由于其某种结构特征,极大地增加了两个电极面积
B.超级电容器两电极间距离较普通电容器要小
C.由于超级电容器几乎可无限次反复地充放电,寿命长,所以对环境污染相对较少
D.可储存电荷量非常大,所以充电时间一定非常长,并因此影响其推广应用

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如图所示的电路中,电源的电动势E=10V,内阻可忽略不计,各电阻的阻值分别为R1=20Ω,R2=30Ω,滑动变阻器的最大阻值R=50Ω,电容器的电容C=20μF,则:
(1)合上电键S,将滑动触头P置于滑动变阻器最左端a点时,电路稳定后电容器的上极板M带何种电荷?所带的电量为多少?
(2)电键S保持闭合,把滑动触头P缓慢地从最左端a点移到最右端b点的过程中,通过导线中D点的电荷量为多大?
(3)滑动触头P移到最右端b点后,断开电键S,电容器放电过程中流过R2的电荷量是多少?
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