问题 问答题

如图所示,电源电动势E=10V,内电阻r=1.0Ω,电阻R1=5.0Ω、R2=4.0Ω、R3=2.0Ω、R4=6.0Ω,水平放置的平行金属板相距d=4.5cm,原来单刀双掷开关S接b,在两板中心的带电微粒P处于静止状态;现将单刀双掷开关S迅速接到c,带电微粒与金属板相碰后即吸附在金属板上,取g=10m/s2,不计平行板电容器充放电时间,求:

(1)S接c时平行金属板两端电压是多少?上下极板哪板电势高?

(2)带电微粒在金属板中的运动时间.

答案

(1)S接c时:由闭合电路欧姆定律有 I=

E
R+r
 ①

而 R=R1+

R2(R3+R4)
R2+R3+R4
=9Ω

代入①式解得  I=1A

S与b相接时金属板两端的电压为:U1=IR1=5V,

S与c相接时金属板两端的电压为:U2=IR2=4V  ②

电容器的电压等于电阻R4的电压,在外电路中顺着电流方向电势降低,则知下极板电势高.

(2)设微粒的质量为m,带电量为q,S接b时微粒P处于静止状态,微粒应带负电,且有 mg=q?

U1
d
  ③

设S接c时微粒P的加速度为a,在金属板中运动时间为t,则有

  mg+q?

U2
d
=ma ④

d
2
=
1
2
at2 ⑤

由②~⑤式代入数据解得  t=0.05s

答:

(1)S接c时平行金属板两端电压是4V,上极板电势高.

(2)带电微粒在金属板中的运动时间是0.05s.

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