Question

【題目】如圖所示，電源電動勢E＝27 V，內阻r＝2 Ω，固定電阻R2＝4 Ω，R1為光敏電阻．C為平行板電容器，其電容C＝3pF，虛線到兩極板距離相等，極板長L＝0.2 m，間距d＝1.0×10－2 m．P為一圓盤，由形狀相同透光率不同的二個扇形a、b構成，它可繞AA′軸轉動．當細光束通過扇形a、b照射光敏電阻R1時，R1的阻值分別為12 Ω、3 Ω.有帶電量為q＝－1.0×10－4 C微粒沿圖中虛線以速度v0＝10 m/s連續射入C的電場中．假設照在R1上的光強發生變化時R1阻值立即有相應的改變．重力加速度為g＝10 m/s2.

(1)求細光束通過a照射到R1上時，電容器所帶的電量；

(2)細光束通過a照射到R1上時，帶電微粒剛好沿虛線勻速運動，求細光束通過b照射到R1上時帶電微粒能否從C的電場中射出．

Answer 1

【答案】（1）（2）帶電粒子能從C的電場中射出

【解析】

由閉合電路歐姆定律求出電路中電流，再由歐姆定律求出電容器的電壓，即可由Q=CU求其電量；細光束通過a照射到R1上時，帶電微粒剛好沿虛線勻速運動，電場力與重力二力平衡．細光束通過b照射到R1上時，根據牛頓第二定律求粒子的加速度，由類平拋運動分位移規律分析微粒能否從C的電場中射出．

（1）由閉合電路歐姆定律，得

又電容器板間電壓，得UC=6V

設電容器的電量為Q，則Q=CUC解得

（2）細光束通過a照射時，帶電微粒剛好沿虛線勻速運動，則有

解得

細光束通過b照射時，同理可得

由牛頓第二定律，得 解得

微粒做類平拋運動，得，

解得， 所以帶電粒子能從C的電場中射出．