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=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=4m/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，小球恰能達到A板？此時，電源的輸出功率是多大？（g取10m/s²）

Answer 1

（1）8Ω（2）23W

試題分析：(1)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
一mgd一qU_AB=0一mv₀²        (3分)
滑動變阻器兩端電壓為U_滑
U_滑=U_AB=8v          (1分)
設通過滑動變阻器的電流為，，由閉合電路的歐姆定律得
    (3分)
滑動變阻器接人電路的電阻
         (1分)
(2)電源的輸出功率
P_出= I² (R+R_滑)=23W        (2分)