Question

如图所示,电源电动势为3V,内阻不计,滑动变阻器的最大值为80Ω定值电阻R′=20Ω

如图所示,电源电动势为3V,内阻不计,滑动变阻器的最大值为80Ω定值电阻R′=20Ω，两板之间距离为1cm的平行板电容器与R′并联。闭合开关S，当把变阻器的触头移到正中间位置时，刚好使一带电微粒静止在两板之间。则下列说法正确的是：
A该粒子带正电
B若触头向左运动，粒子向下运动
C该粒子质量可能是2×10^(-14)kg
D该粒子质量可能是8×10^(-20)kg

答案是C。求解析。

Answer 1

A：带电粒子静止时，合力为零，粒子受竖直向下的重力，所以所受电场力与重力等大反向向上。上板与电源正极相连，下板与负极相连，若带电粒子为正电，所受电场力向下，不能平衡。所以A错。
B：由图可知，电容器两端电压即为R‘两端电压。带电粒子所受电场力F=qE=q*（U/d），当触头向左移动是，R’两端电压增大，所以U增大，所以负电粒子所受向上电场力增大，粒子向上运动。所以B错误。
C、D：负电粒子所受电场力为F=qE=q*（U‘/d）
因为触头在滑动变阻器中点所以R=40Ω，R‘=20Ω，由公式I=E/（R+r）得I=0.05A，得U’=1V
因为粒子受力平衡，所以mg=q*（U‘/d）
得10m=100q m=10q
带入C D的数据验证，算出q的值，因为物体带电量须为e=1.6*10^（-19）的整数倍，所以，选C

Answer 2

受电场力和重力平衡