Question

一平行板電容器的兩個極板水平放置，兩極板間有一帶電量不變的小油滴，油滴在極板間運動時所受空氣阻力的大小與其速率成正比。若兩極板間電壓為零，經一段時間后，油滴以速率v勻速下降；若兩極板間的電壓為U，經一段時間后，油滴以速率v勻速上升。若兩極板間電壓為-U，油滴做勻速運動時速度的大小、方向將是

A.2v、向下                  B.2v、向上                  C. 3v、向下                 D. 3v、向上

Answer 1

C

解析：設電容器兩板間距離為D，小油滴質量為m,帶電量為q,速度為v時所受空氣阻力為f=kv，當兩板間電壓為零時，液滴在重力作用下向下運動，速度為v時有mg=kv;當兩板間電壓為U時，液滴以v勻速上升，說明所受電場力向上，有mg+kv=q;當兩板間電壓為-U時，即電容器上電壓大小不變而反向，液滴受電場力向下，液滴勻速向下運動的速度為v′時，有mg+q=kv′，綜上解得v′=3v。速度方向向下，所以正確答案為C.。