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,虚

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  • 解题思路:(1)开关S处于断开状态时,电容器两极板间的电压等于R3两端的电压,根据串联电路电压与电阻成正比的特点求解.

    (2)开关S处于闭合状态时,R2与R3串联后与R1并联,电容器两极板间的电压为等于R3两端的电压.先总电阻、总电压,再求解R3两端的电压.

    (3)若开关S断开时,带电微粒沿虚线方向应该做匀速直线运动,电场力与重力平衡;当开关S闭合后,粒子做类平抛运动,假设粒子能从电场飞出,由牛顿第二定律和运动学公式结合,求出粒子的偏转距离,即可分析能否从电容器C的电场中射出.

    (1)开关S处于断开状态时,电容器两极板间的电压等于R3两端的电压,为:

    U3=

    R3

    R2+R3+rE=[8/4+8+2]×28V=16V

    (2)S闭合后,外电路总电阻为 R=

    R1(R2+R3)

    R1+(R2+R3)=

    12×(4+8)

    12+4+8Ω=6Ω

    路端电压为 U=[R/R+r]E=[6/6+2×28V=21V

    则电阻R3两端电压为 U3′=

    R3U

    R2+R3]=[8×21/4+8]V=14V

    (3)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-

    qU′3

    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=

    1/2]at2

    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)开关S处于断开状态时,电容器两极板间的电压为16V.

    (2)开关S处于闭合状态时,电容器两极板间的电压为14V.

    (3)微粒不能从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;电容;闭合电路的欧姆定律.

    考点点评: 本题由电场偏转与电路的综合,它们之间联系的纽带是电容器的电压,电压由欧姆定律求解.将类平抛运动分解成两个相互垂直的简单直线运动的合成,再由牛顿第二定律和运动学公式进行研究.