Question

一電路如圖所示，電源電動(dòng)勢(shì)E=28V，內(nèi)阻r=2Ω，電阻R₁=12Ω，R₂=4Ω，R₃=8Ω，C為平行板電容器，其電容C=3.0pF，虛線到兩極板距離相等，極板長(zhǎng)L=0.20m，兩極板的間距d=1.0×10^-2m．

（1）開(kāi)關(guān)S處于斷開(kāi)狀態(tài)時(shí)電容器所帶電量為多少？
（2）若開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)時(shí)，有一帶電微粒沿虛線方向以v₀=2.0m/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閉合后，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(xiě)出計(jì)算和分析過(guò)程，g取10m/s²）

Answer 1

分析：開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，求出電阻兩端的電壓從而算出電容器的電量；當(dāng)開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，求出路端的電壓，從而電阻兩端的電壓．當(dāng)斷開(kāi)時(shí)電場(chǎng)力與重力相平衡，而閉合后由重力與電場(chǎng)力的合力從而求出加速度大小，最終求出側(cè)向位移．

解答：解：（1）S斷開(kāi)時(shí)，電阻R₃兩端電壓為U3=

R3

R2+R3+r

E=16V
則所求流過(guò)R₄的總電量為Q=CU₃=4.8×10^-11C
（2）S閉合后，外阻為R=

R1(R2+R3)

R1+(R2+R3)

=6Ω        
路端電壓為U=

RE

R+r

=21V
電阻R₃兩端電壓為

U

′ 3

=

R3U

R2+R3

=14V
設(shè)微粒質(zhì)量為m，電量為q，當(dāng)開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)時(shí)有：

q

d

U3=mg
當(dāng)開(kāi)關(guān)S閉合后，設(shè)微粒加速度為a，則mg-

qU ′ 3

d

=ma
設(shè)微粒能從C的電場(chǎng)中射出，則水平方向：t=

L

v0

豎直方向：y=

1

2

at2
由以上各式求得：y=6.25×10-3m＞

d

2

故微粒不能從C的電場(chǎng)中射出

點(diǎn)評(píng)：本題由毆姆定律與牛頓運(yùn)動(dòng)定律相綜合應(yīng)用，同時(shí)利用將類平拋運(yùn)動(dòng)分解成兩相互垂直的簡(jiǎn)單直線運(yùn)動(dòng)．