题目内容

如图所示,在a、b两端有直流恒压电源,输出电压为Uab,电阻R1=20Ω,R2=60Ω,右端连接间距d=0.04m、板长l=10cm的两水平放置的平行金属板。闭合开关,板间电场视为匀强电场,将质量为m=1.6×10-6kg、带电量q=3.2×10-8C的微粒以初速度v0=0.5m/s沿两板中线水平射入板间。调节滑动变阻器接入电路的阻值为15Ω时,微粒恰好沿中线匀速运动,忽略空气对小球的作用,取g=10m/s2。试问:[来源:Z+xx+k.Com]

(1)输出电压为Uab是多大?微粒沿中线匀速运动时,电阻R1消耗的电功率是多大?

(2)微粒带何种电荷?为使微粒不打在金属板上,R2两端的电压应满足什么条件?

 

【答案】

当粒子匀速通过平板时,粒子的重力与电场力平衡,设此时R2两端的电压为U2,那么:

        解得:=20V   (3分)

(1)R1与R2并联后,电阻R12=15Ω,而R12与变阻器串联,则R总=30Ω

     那么:=40V  (4分)

     又P=得:电阻R1消耗的功率为:P2=20W   (4分)

(2)因上极板带正电,故粒子带负电(1分)

     粒子穿过板的时间t==0.2s   (2分)

     当粒子刚从下极板穿出时:而:E= 联立解得:U=18V(2分)

     同理有:  而:E=联立解得:U=22V   (2分)

    故R2两端的电压应满足的条件是:18V<U2<22V      (1分)

【解析】略

 

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