Question

如圖所示，已充電的平行板電容器兩極板水平放置，開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)時(shí)，電容器內(nèi)有一帶電塵埃恰好處于靜止?fàn)顟B(tài).已知C="4" μF,L="0.1" mH.現(xiàn)突然將S閉合并開(kāi)始計(jì)時(shí)，求t=2π×10^-5 s時(shí)，塵埃運(yùn)動(dòng)的加速度.(設(shè)塵埃未與極板相碰，g取10 m/s²)

Answer 1

20 m/s²,方向豎直向下

設(shè)電容器上極板帶正電，下極板帶負(fù)電，則帶電塵埃帶負(fù)電，由平衡條件知
mg=qE
電路振蕩周期T=2π
=2π=4π×10^-5 s
因?yàn)閠=2π×10^-5 s=，所以t=2π×10^-5 s時(shí)，電容器恰好反向充電完畢，此時(shí)塵埃受向下的重力和電場(chǎng)力作用，則qE=mg
據(jù)牛頓第二定律有mg+qE=ma
所以a="2g=20" m/s²,方向豎直向下.