Question

【題目】如圖的電路中，電池組的電動勢，電阻，兩個水平放置的帶電金屬板間的距離．在金屬板間的勻強電場中，有一質量為帶電量的油滴，當把可變電阻器的阻值調到接入電路時，帶電油滴恰好靜止懸浮在電場中，此時安培表示數，試求：

（1）兩金屬板間的電場強度；

（2）B點的電勢；

（3）電阻通電產生的熱量；

（4）電池組的輸出功率為時，的阻值．

Answer 1

【答案】（1） （2）27V（3）243J（4）62.5W

【解析】

（1）帶電油滴在電場中處于平衡狀態，分析油滴受力：重力向下，電場力向上．

由，得

（2）電阻與平行金屬板并聯，兩者電壓相等，有

又電阻與電阻串聯，兩者電流相等，有

B點電勢經、降落后為零（接地），

所以，

即．

（3）電阻兩端的電壓為27V，上的電流為

電阻上產生的熱量為

（4）當調節阻值時，電路中電流、電壓都要隨之改變，應先抓住不變量才好求解．因為電源電動勢已知，故應先求電源內電阻．由歐姆定律有

．

根據能量的分配和守恒，電池組輸出功率為時，電流強度為．

，

解得，（含）．

再根據歐姆定律，此時外電路總電阻為R．

由，有．

又，

再由，

解得．

所以應把的阻值調到，電池組的輸出功率就是．