解题思路:由闭合电路欧姆定律求出电路的电流及R1、R3、R4的电压,当开关S接b时,金属板两板间的电压为R1和R3的电压之和;开关S接c时,金属板两板间的电压为R4两端的电压;根据S接b时微粒P处于静止状态,重力等于电场力列式,设S接c时微粒P的加速度为a,在金属板中运动时间为t,根据位移时间公式、牛顿第二定律列式即可求解.
由闭合电路欧姆定律有 I=
E
R+r
而 R=R1+
(R3+R4)R2
R2+R3+R4=9Ω
代入①式解得I=1A
则U1=IR1=5V,U3=
I
2•R3=1V,U4=
I
2•R4=3V
设微粒的质量为m,带电量为q,S接b时微粒P处于静止状态,微粒应带负电,且有mg=q•
U1+U3
d
设S接c时微粒P的加速度为a,在金属板中运动时间为t,则有mg+q•
U4
d=ma
d
2=
1
2at2
由②~⑤式代入数据解得t=0.04s
答:带电微粒在金属板中的运动时间是0.04s.
点评:
本题考点: 闭合电路的欧姆定律;电容.
考点点评: 本题主要考查了闭合电路欧姆定律及牛顿第二定律、匀加速直线运动位移时间公式的应用,确定电容器的电压是关键.