解析:(1)T=2π
=2×3.14× s=6.28×10-4 s。
(2)因为t=9.0×10-3 s,相当于14.33个周期,故<0.33T<,所以当t=9.0×10-3 s时,LC回路中的电磁振荡正处在第二个的变化过程中。
t=0时,电容器上电压最大,极板上电荷量最多,电路中电流值为零,回路中电流随时间的变化规律如图所示:第一个T内,电容器放电,电流由零增至最大;第二个T内,电容器被反向充电,电流由最大减小到零。
显然,在t=9.0×10-3 s时,即在第二个T内,线圈中的电流在减小,电容器正处在反向充电过程中。
答案:见解析
8.如图所示,LC电路中C是带有电荷的平行板电容器,两极板水平放置。开关S断开时,极板间灰尘恰好静止。当开关S闭合时,灰尘在电容器内运动,若C=0.4 μF,L=1 mH,求:
(1)从S闭合开始计时,经2π×10-5 s时,电容器内灰尘的加速度大小为多少?
(2)当灰尘的加速度多大时,线圈中电流最大?
解析:(1)开关S断开时,极板间灰尘处于静止状态,则有mg=q·,式中m为灰尘质量,Q为电容器所带的电荷量,d为板间距离,由T=,得T=2π s=4π×10-5 s,当t=2π×10-5 s时,即t=,振荡电路中电流为零,电容器极板间场强方向跟t=0时刻方向相反,则此时灰尘所受的合外力为F合=mg+q·=2mg,又因为F合=ma,所以a=2g,方向竖直向下。
(2)当线圈中电流最大时,电容器所带的电荷量为零,此时灰尘仅受重力,灰尘的加速度大小为g,方向竖直向下。
答案:(1)2g
(2)加速度大小为g,且方向竖直向下