Question

如图所示的电路中，两平行金属板A，B水平放置，接入如图所示电路中，两板间的距离d=50cm，电源电动势E=15V，内电阻r，电阻R₁=4Ω，R₂=10Ω，闭合开关S，待电路稳定后，将一带电的小球放入板间恰能保持静止，若小球质量为m=2×10^-2kg，电量q=1×10^-2C，问：

（1）小球带正电还是负电，电容器的电压为多大？

（2）电源的内阻为多大？

（3）电源的效率是多大？（取g=10m/s²）

Answer

（1）负电；10V（2） （3）93.33%

【解析】

试题小球放入板间后，受重力和电场力作用，由二力平衡判断电场力的方向，进而判断电荷的正负，根据受力平衡求解电容器电压；由欧姆定律求出通过电路的电流，再根据闭合电路欧姆定律求解内阻；根据求解电源效率。

（1）小球放入板间后，受重力和电场力作用，由二力平衡，小球应带负电，且，

代入数据解得：

（2）电路中的电流为：

根据闭合电路欧姆定律得：

代入数据解得：

（3）电源的效率：