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=l，電阻R=15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。若小球帶電量為q=1×10^-2C，質量為m=2×10^-2kg，不考慮空氣阻力．

（1）滑動變阻器接入電路的阻值為多大時，小球恰能到達A板?
（2）此時，電源的輸出功率是多大?

Answer 1

（1）（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                               （2分）
滑動變阻器兩端電壓為U滑
U滑=U_AB。=8v                                         （2分）
設通過滑動變阻器的電流為，，由閉合電路的歐姆定律得
I=                                     （1分）
滑動變阻器接入電路的電阻
                                    （1分）
（2）電源的輸出功率
P出= I² （R+R滑）=23W                                  （2分）
點評：明確電容器兩端電壓與滑動變阻器電壓相同，由動能定理和閉合電路歐姆定律結合分析是求解本題的思路