Question

如圖所示的電路中，兩平行金屬板A、B水平放置，兩板間的距離d = 40cm.電源電動勢E = 24V,內電阻r = 1Ω，電阻R = 15Ω.閉合開關S，待電路穩定后，將一帶正電的小球從B板小孔以初速度v₀ =" 4" m/s豎直向上射入板間.若小球帶電量為q = 1×10^-2 C,質量為m = 2×10^-2 kg,不考慮空氣阻力.那么，滑動變阻器接入電路的阻值為多大時，小球恰能到達A板?此時，電源的輸出功率是多大？(取g ="10" m/s²)

 

Answer 1

8Ω ;  23W

解析試題分析：小球進入板間后，受重力和電場力作用，且到A板時速度為零．設兩板間電壓為U_AB
由動能定理得；-mgd-qU_AB=0-mv²           
所以滑動變阻器兩端電壓      U_滑=U_AB=8 V             
設通過滑動變阻器電流為I，由歐姆定律得        
滑動變阻器接入電路的電阻         
即滑動變阻器接入電路的阻值為8Ω時，小球恰能到達A板．
電源的輸出功率         P_出=I²（R+R_滑）=23 W      
考點：動能定理及閉合電路歐姆定律。