一電路如圖所示,電源電動勢E=28 V,內(nèi)阻r=2 Ω,電阻R1=12 Ω,R2=R4=4 Ω,R3=8 Ω,C為平行板電容器,其電容C=3.0 pF,虛線到兩極板間距離相等,極板長L=0.20 m,兩極板的間距d=1.0×10-2m.
(1)若開關(guān)S處于斷開狀態(tài),則當(dāng)其閉合后,求流過R4的總電荷量為多少?
(2)若開關(guān)S斷開時,有一帶電微粒沿虛線方向以v0=2.0 m/s的初速度射入C的電場中,剛好沿虛線勻速運動,問:當(dāng)開關(guān)S閉合后,此帶電微粒以相同初速度沿虛線方向射入C的電場中,能否從C的電場中射出?(要求寫出計算和分析過程,g取10 m/s2)
解析:(1)S斷開時,電阻R3兩端電壓為U3=E=16 V
S閉合后,外電阻為R==6 Ω
路端電壓為U=E=21 V
此時電阻R3兩端電壓為U′3=U=14 V
則流過R4的總電荷量為ΔQ=CU3-CU′3=6.0×10-12C.
(2)設(shè)微粒質(zhì)量為m,電荷量為q,當(dāng)開關(guān)S斷開時有:
=mg
當(dāng)開關(guān)S閉合后,設(shè)微粒加速度為a,則mg-=ma
設(shè)微粒能從C的電場中射出,則水平方向運動時間為:t=
豎直方向的位移為:y=at2
由以上各式求得:y=6.25×10-3m>
故假設(shè)不成立,微粒不能從C的電場中射出.
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