如图所示的电路中，两平行金属板A、B水平放置构成电容器，其电容C=3×10-12F，两板间的距离d=0.4m．电源电动势E=20V，内电阻r=1Ω，电阻R=11Ω．闭合开关S，待电路稳定后，一带负电的小球从板

Question

如图所示的电路中，两平行金属板A、B水平放置构成电容器，其电容C=3×10^-12F，两板间的距离d=0.4m．电源电动势E=20V，内电阻r=1Ω，电阻R=11Ω．闭合开关S，待电路稳定后，一带负电的小球从板间中点进入并沿与板平行的虚线运动．已知小球电荷量q=1×10^-2C，质量m=2×10^-2kg，g=10m/s²．不考虑空气阻力． 求：
（1）A板所带的电荷量Q；
（2）电源的输出功率P．

Answer 1

（1）设两板间电压为U，板间的电场强度为E₁，则
qE₁=mg                      
U=E₁d                       
Q=CU                       
解得Q=2.4×10^-11 C
（2）设通过滑动变阻器电流为I，由闭合电路欧姆定律得
E=U+I（R+r）                 
解得I=1A
设滑动变阻器接入电路的电阻为R_P，则
U=IR_P                     
P=I²（R+R_P）             
解得P=19W         
答：（1）A板所带的电荷量2.4×10^-11 C；（2）电源的输出功率19W．