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=3.0

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  • 解题思路:(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.

    (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

    I=

    E

    R2+r=2A

    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:

    1

    2L=v0t

    竖直方向:

    1

    2d=

    1

    2at2

    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 mg−

    Uq

    d=ma

    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y=

    1

    2d=5.0×10−3m.

    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.

    点评:

    本题考点: 带电粒子在匀强电场中的运动;匀变速直线运动的位移与时间的关系;牛顿第二定律;闭合电路的欧姆定律.

    考点点评: 本题是电场中粒子的偏转与电路知识的综合,确定电容器的电压是关键步骤之一.偏转问题,运用运动的分解法研究.