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如图所示,电源电动势E=50V,内阻r=1Ω,R1=3Ω,R2=6Ω.间距d=0...

如图所示,电源电动势E=50V,内阻r=1Ω,R1=3Ω,R2=6Ω.间距d=0.2m的两平行金属板M、N水平放置,闭合开关S,板间电场视为匀强电场.板间竖直放置一根长也为d的光滑绝缘细杆AB,有一个穿过细杆的带电小球p,质量为m=0.01kg、带电量大小为q=1×10-3C(可视为点电荷,不影响电场的分布).现调节滑动变阻器R,使小球恰能静止在A处;然后再闭合K,待电场重新稳定后释放小球p.取重力加速度g=10m/s2.求:
(1)小球的电性质和恰能静止时两极板间的电压;
(2)小球恰能静止时滑动变阻器接入电路的阻值;
(3)小球p到达杆的中点O时的速度.

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(1)对小球受力分析,因小球静止,故小球处于平衡状态,列平衡方程可求得两极板间的电压; (2)分析电路可知,电容器与R2并联,则由电路规律可求得RX接入阻值; (3)由电路知识求得闭合K后,极板之间的电压U′,由动能定理可求得p到达杆的中点0时的速度. 【解析】 (1)由电路图可知,上极板为正极板; 因小球静止,故小球电场力与重力大小相等,方向相反,故受电场力向上,故小球带负电 由mg=Eq=得 U==20V; 即小球带负电,两板间的电压为20V; (2)小球恰能静止时滑动变阻器接入电路的阻值为Rx,由电路中电压关系可得: =      代入数据求得Rx=8Ω    小球恰能静止时滑动变阻器接入电路的阻值为8Ω; (3)闭合电键K后,设电场稳定时的电压为U′, 由电路电压关系:= 代入数据求得U′=V       由动能定理:mg-=;  代入数据求得v=1.05m/s 小球到达中点的速度为1.05m/s.
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考点分析:
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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