Question

相距d=0.1m水平放置的平行金属板a和b，且中央有孔，为其提供电压的电路如图所示，且已知电源的电动势为E=24V，内阻为r=5Ω，分压电阻为R₂=100Ω，现闭合电键K，当电流达到稳定后，将带电荷量为q=1.0×10^-7C、质量为m=6.0×10^-7kg的液滴从小孔正上方h=0.1m高处无初速滴下，为使液滴刚好不落在b板上．g=10m/s²，求：
（1）R₂两端的电压．
（2）滑动变阻器R₁的阻值．

Answer 1

【答案】分析：（1）液滴刚好不落在b板上时，到达b板的速度恰好为零，对下落的整个过程，运用动能定理求解电容器的电压，即为R₂两端的电压．
（2）根据欧姆定律对R₂研究，可求出电路中电流，由欧姆定律求解滑动变阻器R₁的阻值．
解答：解：（1）当液滴从开始刚好能到b板附近时，对此过程应用动能定理，有：
  mg（h+d）-qU=0-0
解得ab两板电压（即为R₁两端分压）
（2）对于部分电路R₂，
当R₁两端分压为U时，由闭合电路欧姆定律得：
解得：
答：（1）R₂两端的电压是12V．
（2）滑动变阻器R₁的阻值是95Ω．
点评：本题电路、电场和力学知识的综合，第1问也可以这样列式求解：，，联立解得，U=12V．