(2010•上海模拟)如图所示,一电荷量q=3×10-5C带正电的小球,用绝缘细线悬于竖直放置足够大的平行金属板中的O点

(2010•上海模拟)如图所示,一电荷量q=3×10-5C带正电的小球,用绝缘细线悬于竖直放置足够大的平行金属板中的O点.电键S合上后,当小球静止时,细线与竖直方向的夹角α=37°.已知两板相距d=0.1m,电源电动势ɛ=15V,内阻r=0.5Ω,电阻R1=3Ω,R2=R3=R4=8Ω.g取10m/s2,已知sin37°=0.6,cos37°=0.8.求:
(1)电源的输出功率;
(2)两板间的电场强度的大小;
(3)带电小球的质量.
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水手克莱尔 幼苗

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解题思路:(1)先搞清楚电路的结构,根据闭合电路欧姆定律求出电流I,根据P=I(E-Ir)求出电源的输出功率;
(2)电容器两端的电压等于路端电压,根据欧姆定律UC=I(R1+R23)求出电容器的电压,再根据E=
Uc
d
求出电场强度;
(3)小球处于静止状态,对小球进行受力分析,由平衡条件列出方程即可求解.

(1)R2与R3并联后的电阻值R23=
R2R3
R2+R3=4Ω   
由闭合电路欧姆定律得 I=[E
R1+R23+r=
15/3+4+0.5]A=2A
电源的输出功率 P=I(E-Ir)=28W  
(2)两板间的电压 UC=I(R1+R23)=2×(3+4)=14V    
两板间的电场强度 E=
Uc
d=140N/C   
(3)小球处于静止状态,所受电场力为F,又F=qE     
由平衡条件得:水平方向 Tcosα-mg=0
竖直方向 Tsinα-qE=0  
所以m=[qE/gtan37°]=5.6×10-4kg
答:(1)电源的输出功率为28W;
(2)两板间的电场强度的大小为140N/C;
(3)带电小球的质量为5.6×10-4kg.

点评:
本题考点: 电场强度;闭合电路的欧姆定律.

考点点评: 本题考查闭合电路欧姆定律、匀强电场中电场强度与电势差的关系、平衡条件等相关知识,涉及知识点较多,题目难度适中.

1年前

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