一电路如图所示,电源电动势E=28V,内阻r=2Ω,电阻R1=12Ω,R2=R4=4Ω,R3=8Ω,C为平行板电容器,其

一电路如图所示,电源电动势E=28V,内阻r=2Ω,电阻R1=12Ω,R2=R4=4Ω,R3=8Ω,C为平行板电容器,其电容C=3.0pF,虚线到两极板距离相等,极板长L=0.20m,两极板的间距d=1.0×10-2m.

(1)若开关S处于断开状态,则当其闭合后,求流过R4的总电量为多少?
(2)若开关S断开时,有一带电微粒沿虚线方向以v0=2.0m/s的初速度射入C的电场中,刚好沿虚线匀速运动,问:当开关S闭合后,此带电微粒以相同初速度沿虚线方向射入C的电场中,能否从C的电场中射出?(要求写出计算和分析过程,g取10m/s2
水水犹寒 1年前 已收到1个回答 举报

tracy_lisen 幼苗

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解题思路:开关断开时,求出电阻两端的电压从而算出电容器的电量;当开关闭合时,求出路端的电压,从而电阻两端的电压.当断开时电场力与重力相平衡,而闭合后由重力与电场力的合力从而求出加速度大小,最终求出侧向位移.

(1)S断开时,电阻R3两端电压为:U3=
R3
R2+R3+r•E=
8
4+8+2×28=16V
S闭合后,外阻为:R=
R1(R2+R3)
R1+R2+R3=
12×(4+8)
12+4+8=6Ω
路端电压为:U=
R
R+r•E=
6
6+2×28=21V
电阻R3两端电压为:U3′=
R3
R2+R3•U=
12
4+12×21=14V
则所求流过R4的总电量为:△Q=CU3−CU3′=6.0×10−12C
(2)设微粒质量为m,电量为q,当开关S断开时有:
qU3
d=mg
当开关S闭合后,设微粒加速度为a,则:mg−
qU3′
d=ma
设微粒能从C的电场中射出,则水平方向:t=
L
v0
竖直方向:y=
1
2at2
由以上各式求得:y=6.25×10−3m>
d
2
故微粒不能从C的电场中射出.
答:(1)若开关S处于断开状态,则当其闭合后,流过R4的总电量为6.0×10-12C;
(2)当开关S闭合后,此带电微粒以相同初速度沿虚线方向射入C的电场中,不能否C的电场中射出.

点评:
本题考点: 带电粒子在匀强电场中的运动;闭合电路的欧姆定律.

考点点评: 本题由殴姆定律与牛顿运动定律相综合应用,同时利用将类平抛运动分解成两相互垂直的简单直线运动.

1年前

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