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菁優(yōu)網如圖所示,絕緣支架懸掛一金屬槽,槽中盛有導電液體,槽底部有一小孔,此小孔可以讓槽中的液體一滴一滴無初速度地滴落。在槽下端通過絕緣支架水平掛一金屬板A,A板中間挖一小孔且正對槽的小孔,兩孔距離較為接近。現將槽和極板A接入電源,電源電壓為U,當槽中液滴位于A板小孔(不與A板接觸)但未滴落時,可將槽和液滴所構成的整體視作與A板共同構成電容器,電容大小為C1,液滴滴落時所帶電荷量與總凈剩電荷量的比值稱為帶電系數k(k為定值)。
在A板正下方的絕緣底座上水平放置另一金屬極板B,A板與B板構成電容為C2的電容器,通過調節(jié)槽中的液滴下落頻率,保證A、B極板間不會同時存在兩滴液滴。已知A、B板間距為h,重力加速度為g,A板接地,槽中導電液體的液面變化可以忽略不計,A板相較于小孔尺寸可視為無限大金屬板,不考慮空氣中帶電粒子對裝置的影響以及液滴對A、B板間電容的影響,開始時B極板不帶電。
(1)求滴落時液滴所帶電荷量Q;
(2)若液滴質量為m,求極板B可獲得的最高電勢φB;
(3)第n滴液滴落到B板后,請推導第n+1滴液滴所受靜電力F與滴數n的函數關系式,并求出第n滴液滴剛落到B板時,A、B極板所構成電容器儲存的電場能En。

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發(fā)布:2024/4/20 14:35:0組卷:114難度:0.3
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