Question

如图所示，R₁=R₂=R₃=R₄=R，开关S闭合时，间距为d的平行板电容器C的正中间有一质量为m，带电荷量为q的小球恰好处于静止状态。开关S断开时，小球向电容器一个极板运动并发生碰撞，碰撞后小球带上与极板同种性质的电荷。设碰撞过程中没有机械能损失，小球反弹后恰好运动到电容器另一极板，不计电源内阻。求：
（1）电源的电动势。
（2）小球与极板碰撞后的带电量。

Answer 1

解：（1）开关S闭合时，R₁、R₃并联与R₄串联，（R₂中没有电流通过）有：
对带电小球由平衡条件有：
得：
（2）开关S断开后，R₁、R₂串联，则
小球先向下运动与下极板相碰后，小球带电量变为再向上运动到上极板。
在全过程由动能定理 
联解得：