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  • 1. (2023高三上·丰台期末) 如图所示,绝缘支架悬挂一金属槽,槽中盛有导电液体,槽底部有一小孔,此小孔可以让槽中的液体一滴一滴无初速度地滴落。在槽下端通过绝缘支架水平挂一金属板A,A板中间挖一小孔且正对槽的小孔,两孔距离较为接近。现将槽和极板A接入电源,电源电压为U,当槽中液滴位于A板小孔(不与A板接触)但未滴落时,可将槽和液滴所构成的整体视作与A板共同构成电容器,电容大小为 , 液滴滴落时所带电荷量与总净剩电荷量的比值称为带电系数k(k为定值)。在A板正下方的绝缘底座上水平放置另一金属极板B,A板与B板构成电容为的电容器,通过调节槽中的液滴下落频率,保证A、B极板间不会同时存在两滴液滴。已知A、B板间距为h,重力加速度为g,A板接地,槽中导电液体的液面变化可以忽略不计,A板相较于小孔尺寸可视为无限大金属板,不考虑空气中带电粒子对装置的影响以及液滴对A、B板间电容的影响,开始时B极板不带电。

    1. (1) 求滴落时液滴所带电荷量Q;
    2. (2) 若液滴质量为m,求极板B可获得的最高电势
    3. (3) 第n滴液滴落到B板后,请推导第滴液滴所受静电力F与滴数n的函数关系式,并求出第n滴液滴刚落到B板时,A、B极板所构成电容器储存的电场能

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