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=
①E R+r
而 R=R1+
=9ΩR2(R3+R4) R2+R3+R4
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?
③U1 d
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?
=ma ④U2 d
又
=d 2
at2 ⑤1 2
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.