Question

【題目】如圖所示，電源電動勢E=18V，內阻r=2Ω，兩平行金屬板水平放置，相距d=2cm，當變阻器R2的滑片P恰好移到中點時，一帶電量q=﹣2×10﹣7C的液滴剛好靜止在電容器兩板的正中央，此時理想電流表的讀數為1A．已知定值電阻R1=6Ω求：

（1）帶電液滴的質量（取g=10m/s2）．
（2）當把滑動變阻器的滑動片P迅速移到C點后，液滴到達極板時的動能．

Answer 1

【答案】
（1）解：根據閉合電路歐姆定律，路端電壓為；

U=E﹣Ir=18﹣1×2.0=16V

液滴平衡，故：

mg=q

解得：

m= = =1.6×10﹣5kg

答：帶電液滴的質量為1.6×10﹣5kg．

（2）解：當滑片在中點時：

I（R+ ）=U=16V

解得：

R2=20Ω

當滑片滑到C點時，路端電壓：

U′= =

根據動能定理，液滴到達上極板時的動能為：

= = ×（﹣2×10﹣7C）×（16V﹣ V）=7.14×10﹣8J

答：當把滑動變阻器的滑動片P迅速移到C點后，液滴到達極板時的動能為7.14×10﹣8J．

【解析】（1）根據閉合電路歐姆定律求解路端電壓，然后對液滴根據共點力平衡條件列式求解質量；（2）當把滑動變阻器的滑動片P迅速移到C點后，電壓增加，液滴向上做勻加速直線運動，根據動能定理列式求解末動能．
【考點精析】本題主要考查了動能定理的綜合應用的相關知識點，需要掌握應用動能定理只考慮初、末狀態，沒有守恒條件的限制，也不受力的性質和物理過程的變化的影響.所以，凡涉及力和位移，而不涉及力的作用時間的動力學問題，都可以用動能定理分析和解答，而且一般都比用牛頓運動定律和機械能守恒定律簡捷才能正確解答此題．