Question

【題目】電路如圖所示，電源電動(dòng)勢(shì)E＝30 V，內(nèi)阻r＝3 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，圖中虛線到兩極板距離相等，極板長(zhǎng)l＝0.30 m，兩極板的間距d＝1.0×10－2 m.求：

（1）若開(kāi)關(guān)S處于斷開(kāi)狀態(tài)，R3上的電壓是多少？

（2）當(dāng)開(kāi)關(guān)閉合后，R3上的電壓會(huì)變化，那么電容器上的電壓等于多少？

（3）若開(kāi)關(guān)S閉合時(shí)，有一帶電微粒沿虛線方向以v0＝3.0 m/s的初速度射入C的電場(chǎng)中，剛好沿虛線勻速運(yùn)動(dòng)，問(wèn)：當(dāng)開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)后，此帶電微粒以相同初速度沿虛線方向射入C的電場(chǎng)中，能否從C的電場(chǎng)中射出？(要求寫出計(jì)算和分析過(guò)程，g取10m/s2)

Answer 1

【答案】(1) U3＝16 V (2) U3′＝13.3V (3) 微粒不能從C的電場(chǎng)中射出

【解析】

（1）S斷開(kāi)時(shí)，電阻R3兩端電壓為U3＝E＝16 V；

（2）S閉合后，外阻為R＝＝6 Ω，

端電壓為U＝E＝20V

電阻R3兩端電壓為U3′＝U＝13.3V.

（3）設(shè)微粒質(zhì)量為m，電荷量為q，當(dāng)開(kāi)關(guān)S閉合時(shí)有：＝mg

當(dāng)開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)后，設(shè)微粒加速度為a，則－mg＝ma

設(shè)微粒能從C的電場(chǎng)中射出，則水平方向：t＝

豎直方向：y＝at2

由以上各式求得：y＝0.01 m＞故微粒不能從C的電場(chǎng)中射出．