问题
问答题
如图所示，电源的电动势E＝18V，内阻r=1.0Ω，电阻R2＝5.0Ω，R3＝6.0Ω。平行金属板水平放置，两板间距d＝2cm，当可变电阻R1的滑动头移到R1的中点时，电源的路端电压是16V，一个带电量q=－8.0×10－9C的油滴正好平衡于两板之间。（g＝10m/s2）求：
（1）R1的总电阻；
（2）油滴的质量；
（3）移动R1的滑动头P，油滴可获得向下的最大加速度。
答案
（1）12Ω
（2）4.0×10－7kg
（3）1m/s2
（1）电路中总电流为
，R2两端电压为UR2＝I1R2＝2×5V＝10V，R1、R3并联部分电压为UR3＝UR1＝U1－UR2＝16V－10V＝6V，通过R3的电流为IR3＝UR3/R3＝6/6＝1A，则通过R1的电流为IR1＝I1－IR3＝1A，则R1接入电路中的电阻为R'1＝UR1/IR1＝6Ω，则可变电阻的总电阻为R1＝2R'1＝12Ω。
（2）电容器两端电压为UC＝UR2＝10V，由平衡条件得qUC/d＝mg，油滴质量为m＝qUC/dg＝4.0×10-7kg。
（3）为使向下的加速度最大，则应使R1的滑动头移到最上端，以使电场力最小。此时R1、R3的并联电阻为
，则R2两端电压为
，电容器两端电压为U'C＝U'R2＝9V，由牛顿第二定律得mg－qU'C/d＝ma，油滴向下最大加速度为
。