Question

（10分）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＝40 cm.電源電動勢E＝24 V，內阻r＝1 Ω，電阻R＝15 Ω.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．若小球帶電荷量為q＝1×10^－2C，質量為m＝2×10^－2kg，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？(g取10 m/s²)

Answer 1

(1)R_滑＝8 Ω   (2) P_出＝23 W 

解析試題分析：(1)小球進入板間后，受重力和靜電力作用，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－mv      2分
解得U_AB＝8 V     1分
所以滑動變阻器兩端電壓U_滑＝U_AB＝8 V     1分
設通過滑動變阻器的電流為I，由閉合電路歐姆定律得：I＝＝1 A    2分
滑動變阻器接入電路的電阻R_滑＝＝8 Ω      2分
(2)電源的輸出功率P_出＝I²(R＋R_滑)＝23 W      2分
考點：本題考查閉合電路的歐姆定律、電功率等知識，意在考查學生對電路的分析能力。