(1)由闭合电路欧姆定律可得:
电路中的总电阻R总=[E/I]-r=[18/2]-1Ω=8Ω;
则并联部分总电阻R并=8-5Ω=3Ω;
由并联电路的电阻规律可得:
R3×
R1
2
R3+
R1
2=3Ω;
解得:
R1=12Ω;
滑动变阻器的总阻值为12Ω
(2)R2两端的电压U2=IR2=2×5Ω=10V;
故电容器两端的电压为10V,由[U/d]q=mg可得:
m=[Uq/gd]=
10×8×10−7
10×0.02=4×10-5kg;
带电微粒的质量为4×10-5kg;
(3)要使带电微粒有最大加速度,则应使电容器两端的电压最大,即R2两端的电压最大,由串联电路的规律可知,应使并联部分电阻最小,即应使滑动变阻器短接时,此时并联部分电阻为零;
由闭合电路的欧姆定律可知,R2两端的最大电压Um=[E
r+R2R2=
18/1+5]×5V=15V
此时粒子受电场力F=
Umq
d
加速度a=[F−mg/m]=5m/s2;
带电粒子的最大加速度为5m/s2.