题目

如图所示，电源电动势E=10 V，内电阻r=1.0 Ω，电阻R1=5.0 Ω、R2=8.0 Ω、R3=2.0 Ω、R4=6.0 Ω，R5=4.0 Ω，水平放置的平行金属板相距d=2.4 cm，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=10 m/s2 ， 不计平行板电容器充放电时间，求    （1） 开关S接b时，金属板上下板间的电势差为多大？ （2） 开关S接c时，金属板上下板间的电势差为多大？ （3） 带电微粒在金属板中的运动时间． 答案： 解：由闭合电路欧姆定律有： I=ER+r   R=R1+(R3+R4)R2R2+R3+R4=9Ω   由以上两式解得：I=1A； 则U1=IR1=5V， U3=I2R3=1V  ， U4=I2R4=3V 当开关S接b时，金属板两板间的电压为R1和R3的电压和，则金属板两板间的电压为6V 解：开关S接c时，金属板两板间的电压为R4两端的电压，则金属板两板间的电压为3V 解：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=qU1+U3d   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+qU4d=ma   d2=12at2   由以上各式代入数据解得：t=0.04s

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