题目内容

1.如图所示,一电荷量q=3×10-5C带正电的小球,用绝缘细线悬于竖直放置足够大的平行金属板中的O点.电键S合上后,当小球静止时,细线与竖直方向的夹角α=37°.已知两板相距d=0.1m,电源两端电压恒为U=15V,电阻R1=3Ω,R2=R3=8Ω,R4=0.5Ω,g取10m/s2,已知sin 37°=0.6,cos 37°=0.8.求:
(1)流过R4的电流大小;
(2)两板间的电场强度的大小;
(3)带电小球的质量.

分析 (1)先搞清楚电路的结构,求出外电路的总电阻,根据闭合电路欧姆定律求出电流I;
(2)由欧姆定律求出电容器两端的电压,再根据E=$\frac{U}{d}$求出电场强度;
(3)小球处于静止状态,对小球进行受力分析,由平衡条件列出方程即可求解小球的质量.

解答 解:(1)外电路的总电阻 R外=R1+$\frac{{R}_{2}{R}_{3}}{{R}_{2}+{R}_{3}}$+R4=7.5Ω
由闭合电路欧姆定律得 I=$\frac{E}{{R}_{外}}$=$\frac{15}{7.5}$A=2A
(2)电容器的电压为 UC=I(R1+$\frac{{R}_{2}{R}_{3}}{{R}_{2}+{R}_{3}}$)=2×7V=14V
两板间的电场强度 E=$\frac{{U}_{外}}{d}$=$\frac{14}{0.1}$V/m=140V/m.
(3)带电小球处于静止,由平衡条件Eq=mgtan 37°
则 m=$\frac{qE}{gtan37°}$=5.6×10-4kg.
答:
(1)流过R4的电流大小是2A;
(2)两板间的电场强度的大小是140V/m;
(3)带电小球的质量是5.6×10-4kg.

点评 本题要明确电路的结构,求出总电阻,运用闭合电路欧姆定律、匀强电场中电场强度与电势差的关系、平衡条件等知识研究.

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