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如图所示,电源电动势E=20V,电源的内阻r=2Ω,电阻两个定值电阻R1=R2=...

如图所示,电源电动势E=20V,电源的内阻r=2Ω,电阻两个定值电阻R1=R2=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,开关S断开时,有一带电微粒沿虚线方向以v=2.0m/s的初速度射入C的电场中,微粒恰能落到下板的正中央,已知该微粒的质量为m=4×10-5kg,g取10m/s2,试求:
(1)开关断开时两极板间的电压;
(2)微粒所带电荷的电性和电荷量q;
(3)当开关S闭合后,此带电微粒以相同初速度v=2.0m/s沿虚线方向射入C的电场中,带点微粒在极板中运动的竖直偏移量为多少?

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(1)开关S断开时,电容器两极板间的电压等于R两端电压,由欧姆定律求出板间的电压. (2)粒子进入匀强电场中受到重力和电场力作用,做类平抛运动,分别研究水平和竖直两个方向,由运动学公式求出加速度,与g比较,分析电场力的方向,判断电性,由牛顿第二定律求出电荷量q. (3)当开关S闭合后,两极板的电压变小,那么粒子运动的加速度变大,微粒仍打在极板上,竖直偏移量与(2)问中相等. 【解析】 (1)电容器两极板间的电压等于R2两端电压,开关S断开时,电路中的总电流    电容器的极板电压U=IR2=16V (2)粒子进入匀强电场中受到重力和电场力作用,做类平抛运动,则有  水平方向:  竖直方向: 解得a=4m/s2 电场力的方向一定竖直向上,故微粒一定带负电.     由牛顿第二定律得 联立解得q=1.5×10-7C (3)开关闭合后,两极板的电压变小,那么粒子运动的加速度变大,微粒仍打在极板上,竖直偏移量为. 答: (1)开关断开时两极板间的电压是16V; (2)微粒所带负电荷,电荷量q是1.5×10-7C; (3)当开关S闭合后,带点微粒在极板中运动的竖直偏移量为5.0×10-3m.
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考点分析:
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B.若Q1,Q2都带正电,则一定有速率va<vb
C.若Q1带正电,Q2带负电,则有可能ϕab
D.若Q1,Q2都带正电、粒子带正电,则粒子沿着直线运动的最终的速度一定接近无穷大
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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