Question

【題目】如圖所示，電源電動(dòng)勢(shì)E=30V，內(nèi)阻， ，滑動(dòng)變阻器的總電阻。間距d=0.1m的兩平行金屬板M、N水平放置，閉合開關(guān)K，板間電場視為勻強(qiáng)電場，板間豎直放置一根長也為d的光滑絕緣細(xì)桿AB，帶負(fù)電小球C穿過細(xì)桿，小球質(zhì)量m=0.01kg、電荷量C（可視為點(diǎn)電荷，不影響電場的分布）。調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片p，使小球C恰能靜止在A處，重力加速度g=10m/s2.

（1）求M、N兩極板間的電壓以及滑動(dòng)變阻器pb段的阻值R2；

（2）調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使pb段的阻值R3=7.5Ω，待電場重新穩(wěn)定后釋放小球C，求小球C到達(dá)桿的中點(diǎn)O時(shí)的速度大小。

Answer 1

【答案】（1）10Ω（2）0.5m/s.

【解析】（1）由電路圖可知，金屬板M為正極板；因小球靜止，故小球所受電場力與重力大小相等，方向相反，電場力向上，所以小球帶負(fù)電．
設(shè)小球恰能靜止時(shí)M、N兩極板間的電壓為U，板間電場強(qiáng)度為E，則mg=Eq
解得：U=10V

小球恰能靜止時(shí)，根據(jù)閉合電路歐姆定律有
解得R2=10Ω
（2）調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使pb段的阻值R3=7.5Ω，設(shè)電場穩(wěn)定時(shí)的電壓為U3，則
解得：U3=7.5V．
設(shè)小球c到達(dá)桿的中點(diǎn)O時(shí)的速度為v，則

解得：v=0.5m/s