Question

(16分)如圖13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，內電阻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？(取g＝10 m/s²)

 

Answer 1

【答案】

8 Ω　23 W

【解析】小球進入板間后，受重力和電場力作用，且到達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－mv₀²

解得U_AB＝8 V

滑動變阻器兩端電壓U_滑＝U_AB＝8 V

設通過滑動變阻器的電流為I，由歐姆定律得

I＝＝1 A

滑動變阻器接入電路的電阻

R_滑＝＝8 Ω

電源的輸出功率

P_出＝I²(R＋R_滑)＝23 W