Question

如图所示，一对间距d=0.2m、竖直放置的平行金属板M、N分别接于电路中的B、P两点，P为变阻器R₂的中点，平行金属板的内部是绝缘（无电流通过）的，其间产生的电场可视为匀强电场．现将一带电小球c用质量不计的绝缘细线悬挂于电场中某点，小球质量m=1×10^-6kg，电量q=1×10^-8C．小球静止时悬线与竖直方向的夹角α=37°，变阻器R₂的总阻值为500Ω，定值电阻R₁=1480Ω，电源内阻r=20Ω．求：
（1）小球的带电性质，匀强电场的场强E_c的大小；
（2）电路中流经电阻R₁的电流强度；
（3）电源电动势E．

Answer 1

分析：先根据小球的受力情况得出重力和场强的关系式，即可求出场强E_c的大小；
再根据U=Ed列出等式，即可求出R₁的电流强度；
最后利用闭合电路欧姆定律求出电源电动势E．

解答：解：（1）极板N与滑动变阻器的P端相连，而P又是与电源的正极板相连的，所以极板N是正极板，带点的小球c偏向极板N的一侧，说明c是带负电的，所以c带负电．                                               
小球受到三个力平衡，由平衡条件得到：mgtanα=qE_c，
解出E_c=

mg

q

tanα=

1×10-6×10

1×10-8

×0.75 N/C=750N/C                 
（2）BP之间的电压为U_BP=E_cd=750×0.2 V=150V                                      
I=

UBP

( R2 2 )

=

150

250

A=0.6A                                          
（3）闭合电路欧姆定律：E=I （r+R₁+R₂）=0.6×（20+1480+500）V=1200V

点评：本题考查对电路特点的分析和带电小球c带电性质的理解，根据小球的受力情况求出电场力，进而求出场强的大小，电动势由闭合电路欧姆定律来求解．