Question

【題目】如圖所示的電路，電源的電動勢E＝28 V，內阻r＝2 Ω，電阻R1＝12 Ω，R2＝R4＝4 Ω，R3＝8 Ω，C為平行板電容器，其電容C＝3．0 pF，虛線到兩極板的距離相等，極板長L＝0．20 m，兩極板的間距d＝1．0×10－2 m．

（1）若開關S處于斷開狀態(tài)，則將其閉合后，流過R4的電荷量為多少？

（2）若開關S斷開時，有一個帶電微粒沿虛線方向以v0＝2．0 m/s的初速度射入平行板電容器的兩極板間，帶電微粒剛好沿虛線勻速運動，問：當開關S閉合后，此帶電微粒以相同的初速度沿虛線方向射入兩極板間，能否從極板間射出？（要求寫出計算和分析過程，g取10m/s2）

Answer 1

【答案】（1）6．0×10－12 C （2）不能

【解析】

試題分析：

（1）S斷開時，電阻R3兩端電壓

U3＝＝16 V （1分）

S閉合后，外電路的總電阻R＝＝6 Ω 路端電壓U＝＝21 V

電阻R3兩端的電壓U′3＝U＝14 V （2分）

流過R4的電荷量ΔQ＝CU3－CU′3＝6．0×10－12 C． （1分）

（2）設帶電微粒的質量為m，帶電荷量為q，當開關S斷開時有＝mg （1分）

當開關S閉合后，設帶電微粒的加速度為a，則mg－＝ma （1分）

假設帶電微粒能從極板間射出，則水平方向t＝ （1分）

豎直方向y＝at2 （1分）

由以上各式得y＝6．25×10－3 m> （1分）

故帶電微粒不能從極板間射出． （1分）