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=8.0Ω、R3=2.0Ω、R4=6.0Ω，R5=4.0Ω，水平放置的平行金属板相距d=2.4cm，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）开关S接b时，金属板两板间的电压为多大？
（2）开关S接c时，金属板两板间的电压为多大？
（3）带电微粒在金属板中的运动时间．
答案
（1）由闭合电路欧姆定律有：I=
①E R+r
而 R=R1+
=9Ω代入①式解得 I=1A(R3+R4)R2 R2+R3+R4
则U1=IR1=5V，U3=
R3=1V，U4=I 2
R4=3V②I 2
当开关S接b时，金属板两板间的电压为R1和R3的电压和，则金属板两板间的电压为6V；
（2）开关S接c时，金属板两板间的电压为R4两端的电压，则金属板两板间的电压为3V；
（3）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+U3 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
④U4 d
=d 2
at2⑤1 2
由②～⑤式代入数据解得 t=0.04s
答：（1）开关S接b时，金属板两板间的电压为6V；
（2）开关S接c时，金属板两板间的电压为3V；
（3）带电微粒在金属板中的运动时间为0.04s．