Question

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，电源电动势ɛ=15V，内阻r=1.5Ω，电阻R₁=3Ω，R₂=R₃=R₄=9Ω．g取10m/s²，已知sin37°=0.6，cos37°=0.8．求：
（1）电源的输出功率；
（2）两板间的电场强度的大小；
（3）带电小球的质量．

Answer

（1）先搞清楚电路的结构，根据闭合电路欧姆定律求出电流I，根据P出=I（E-Ir）求出电源的输出功率；
（2）电容器两端的电压等于路端电压，根据欧姆定律UC=I（R1+R23）求出电容器的电压，再根据E=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．
【解析】
（1）R2与R3并联后的电阻值Ω                    
由闭合电路欧姆定律得             
电源的输出功率 P出=I（E-Ir）=              
（2）两板间的电压   UC=I（R1+R23）=                 
两板间的电场强度 E=                      
（3）小球处于静止状态，所受电场力为F，又F=qE                      
由平衡条件得：水平方向 Tcosα-mg=0                             
竖直方向 Tsinα-qE=0                            
所以m==5×10-4kg
 答：（1）电源的输出功率为20.8W；
（2）两板间的电场强度的大小为125N/C；
（3）带电小球的质量为5×10-4kg．