(1)从S闭合时开始计时,经过π×10-5 s时,电容器内粉尘的加速度大小是多少?
(2)当粉尘的加速度为多大时,线圈中电流最大?
解析:(1)S断开时,电容器内带电粉尘恰好静止,说明电场力方向向上,且F电=mg,
闭合S后,L、C构成LC振荡电路,
T=2π=2π×10-5 s,
经过π×10-5 s时,电容器间的电场强度反向,电场力的大小不变,方向竖直向下,
由牛顿第二定律得
a==2g。
(2)线圈中电流最大时,电容器两极间的电场强度为零,
由牛顿第二定律可得a==g,方向竖直向下。
答案:(1)2g (2)g,方向竖直向下
10.如图所示,线圈的自感系数L=0.5 mH,电容器的电容C=0.2 μF,电源电动势E=4 V,电阻的阻值R=10 Ω,不计线圈和电源的内阻,闭合开关S,待电路中电流稳定后断开S,求:
(1)LC回路的振荡频率;
(2)LC回路振荡电流的有效值;
(3)从断开S到电容器上极板带正电荷最多所经历的最短时间。
解析:(1)根据f=得
f= Hz≈1.6×104 Hz。
(2)开关S闭合,电路稳定时,流过线圈的电流
I==0.4 A
故LC回路振荡电流的峰值为0.4 A,则有效值
I有=≈0.28 A。
(3)由T=2π,得T=6.28×10-5 s。
S断开时,电容器上的电荷量为零,然后电容器开始充电,且下极板带正电,因此最短经电容器上极板带正电荷最多,
则最短时间为t=×6.28×10-5 s≈4.7×10-5 s。
答案:(1)1.6×104 Hz (2)0.28 A
(3)4.7×10-5 s