Question

（2010?成都一模）如圖1所示，為利用光敏電阻檢測傳送帶上物品分布從而了解生產(chǎn)線運行是否運行正常的儀器．其中A是發(fā)光儀器，B是一端留有小孔用絕緣材料封裝的光敏電阻．當(dāng)傳送帶上沒有物品擋住由A射向B的光信號時，光敏電阻阻值為R₁=50Ω；當(dāng)傳送帶上有物品擋住由A射向B的光信號時，光敏電阻阻值為R₂=150Ω．固定電阻R₃=45Ω．C為平行板電容器，虛線與兩極板距離相等，極板長L₁=8.0×10^-2m，兩極板的間距d=1.0×10^-2m．D為屏，與極板垂直，D到極板的距離L₂=0.16m，屏上貼有用特殊材料做成的記錄紙，當(dāng)電子打在記錄紙上時會留下黑點，工作時屏沿圖示方向勻速運動．有一細電子束沿圖中虛線以速度v₀=8.0×10⁶m/s連續(xù)不斷地射入電容C，v₀延長線與屏交點為O．圖2為一段記錄紙．已知電子電量e=1.6×10^-19C，電子質(zhì)量m=9×10^-31kg．忽略細光束的寬度、電容器的充電放電時間及電子所受的重力．求：電源的電動勢E和內(nèi)阻r．

Answer 1

分析：帶電粒子在勻強電場中偏轉(zhuǎn)時，做類平拋運動，將運動分解成豎直方向的勻加速運動和水平方向的勻速直線運動，代入相關(guān)的公式，即可求出兩極板之間的電壓；
根據(jù)電路的結(jié)構(gòu)可知，極板之間的電壓等于電阻上的電壓，然后根據(jù)閉合電路的歐姆定律，寫出相應(yīng)的公式，解出結(jié)果．

解答：解：當(dāng)沒有物品擋光時，設(shè)電容器兩端電壓為U₁，此時電子在屏上的偏轉(zhuǎn)Y₁=0.02米，電子在平行板間運動時：
加速度a=

eU1

md

…①
L₁=v₀t₁…②
側(cè)移量：y=

1

2

at2…③
由①②③得：y1=

eU1 L 2 1

2md v 2 0

…④
電子射出平行板后做勻速直線運動
v_y=at₁… ⑤
tanθ=

vy

v0

=

eU1L1

md v 2 0

…⑥
所以Y₁=y₁+L₂tanθ… ⑦
解④⑥⑦得U₁=4.5V   
同理可得，當(dāng)有物品擋光時，電容器兩端電壓為U₂=2.25V   
在閉合電路中U1=

E

R1+Rg+r

?Rg
U2=

E

R2+Rg+r

?Rg
解得：E=10V；  r=5Ω
答：電源的電動勢為10V，內(nèi)阻是5Ω．

點評：該題根據(jù)生產(chǎn)生活的實際，將帶電粒子在勻強電場中的偏轉(zhuǎn)與閉合電路的歐姆定律的應(yīng)用結(jié)合在一起，具有一定的創(chuàng)新型．是一道結(jié)合實際的好題．