如图所示的电路中,电源的电动势E=18V,内电阻r=1Ω,定值电阻R1=5Ω,R3=6Ω,水平放置的平行板电容器相距d=2mm.开关S闭合时,电流表示数为I=2A,这时金属板间电荷量为q=8.0×10-7C的油滴恰好静止不动.试分析计算:(g=10m/s2)(1)定值电阻R2的阻值为多大?(2)油滴的质量为多大?(3)S断开后,油滴将如何运动?并说明理由.

问题描述:

如图所示的电路中,电源的电动势E=18V,内电阻r=1Ω,定值电阻R1=5Ω,R3=6Ω,水平放置的平行板电容器相距d=2mm.开关S闭合时,电流表示数为I=2A,这时金属板间电荷量为q=8.0×10-7C的油滴恰好静止不动.试分析计算:(g=10m/s2

(1)定值电阻R2的阻值为多大?
(2)油滴的质量为多大?
(3)S断开后,油滴将如何运动?并说明理由.

(1)S闭合时外电路R2和R3并联后再与R1串联,此时电容器两极板的电压其实是R1两端的电压,由闭合电路欧姆定律知  I=ER1+r+R2R3R2+R3代入数据得,R2=6Ω(2)S闭合时对于油滴而言受到重力和电场力平衡知Udq=mg...
答案解析:(1)由图知,S闭合时外电路R2和R3并联后再与R1串联,此时电容器两极板的电压其实是R1两端的电压,根据闭合电路欧姆定律求解即可.
(2)油滴恰好静止不动,受力平衡,重力与电场力二力平衡,列式即可求得油滴的质量.
(3)S断开后,外电阻变大,路端电压变大,电容器两端的电压变大,油滴受到向上的电场力增大,即可判断出油滴的运动情况.
考试点:闭合电路的欧姆定律;电容.


知识点:本题是直流电路的计算与动态变化分析相结合的问题,关键要掌握电路和电场的基本规律,比如闭合电路欧姆定律、欧姆定律和电场力公式等等.