Question

如图所示，电源电动势E=10V，内电阻r=1.0Ω，电阻R 1 =5.0Ω、R 2 =4.0Ω、R 3 =2.0Ω、R 4 =6.0Ω，水平

如图所示，电源电动势E=10V，内电阻r=1.0Ω，电阻R 1 =5.0Ω、R 2 =4.0Ω、R 3 =2.0Ω、R 4 =6.0Ω，水平放置的平行金属板相距d=4.5cm，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/s 2 ，不计平行板电容器充放电时间，求：（1）S接c时平行金属板两端电压是多少？上下极板哪板电势高？（2）带电微粒在金属板中的运动时间．

Answer 1

（1）S接c时：由闭合电路欧姆定律有  I= E R+r  ① 而 R=R 1 + R 2 ( R 3 + R 4 ) R 2 + R 3 + R 4 =9Ω 代入①式解得  I=1A S与b相接时金属板两端的电压为：U 1 =IR 1 =5V， S与c相接时金属板两端的电压为：U 2 =IR 2 =4V  ② 电容器的电压等于电阻R 4 的电压，在外电路中顺着电流方向电势降低，则知下极板电势高． （2）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? U 1 d   ③ 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? U 2 d =ma  ④ 又 d 2 = 1 2 a t 2  ⑤ 由②～⑤式代入数据解得  t=0.05s 答： （1）S接c时平行金属板两端电压是4V，上极板电势高． （2）带电微粒在金属板中的运动时间是0.05s．