Question

如圖B-8所示，電源的電動勢E=18V，內(nèi)阻r=1.0Ω，電阻R₂=5.0Ω，R₃=6.0Ω.平行金屬板水平放置，兩板間距d=2cm，當(dāng)可變電阻R₁的滑動觸頭移至R₁的中點時，電源的路端電壓是16V，一個電荷量q=-8.0×10^-9C的油滴正好平衡于兩板之間，（g取10m/s²）求：
（1）R₁的總電阻；
（2）油滴的質(zhì)量；
（3）移動R₁的滑動觸頭P，油滴可獲得的向下的最大加速度為多少？

Answer 1

見解析
【試題分析】

（1）電路中的總電流為I==2A，R₂兩端的電壓為U_R2=I₁R₂=2×5.0=10V，R₁、R₃并聯(lián)部分的電壓為U_R3=U_R1=U₁-U_R2=16-10=6V，通過R₃的電流為，則通過R₁的電流為I_R1=I₁-I_R3=1A，則R₁接入電路部分的電阻為，則可變電阻的總阻值為R1=2R₁′=2×6=12Ω.

（2）電容器并聯(lián)在R₂兩端，則電容器兩端的電壓為U_C=U_R2=10V，根據(jù)平衡條件得q=mg，油滴的質(zhì)量為m==4.0×10^-7kg.
（3）為使油滴獲得向下的加速度，需要把R₁的滑動觸頭P向上移動，以減小電容器兩端的電壓，從而減小電場力.為使向下的加速度最大，則應(yīng)使R₁的滑動觸頭向上移動R1的最上端，此時，R₁、R₃并聯(lián)電阻為，則R₂兩端的電壓為，電容器兩端的電壓為
，根據(jù)牛頓第二定律得，油滴向下的最大加速度為
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