Question

（10分）如图所示的电路中，两平行金属板A、B水平放置，两板间的距离d＝40 cm.电源电动势E＝24 V，内阻r＝1 Ω，电阻R＝15 Ω.闭合开关S，待电路稳定后，将一带正电的小球从B板小孔以初速度v₀＝4 m/s竖直向上射入板间．若小球带电荷量为q＝1×10^－2C，质量为m＝2×10^－2kg，不考虑空气阻力．那么，滑动变阻器接入电路的阻值为多大时，小球恰能到达A板？此时，电源的输出功率是多大？(g取10 m/s²)

Answer 1

(1)R_滑＝8 Ω   (2) P_出＝23 W 

解析试题分析：(1)小球进入板间后，受重力和静电力作用，且到A板时速度为零，设两板间电压为U_AB.
由动能定理得：－mgd－qU_AB＝0－mv      2分
解得U_AB＝8 V     1分
所以滑动变阻器两端电压U_滑＝U_AB＝8 V     1分
设通过滑动变阻器的电流为I，由闭合电路欧姆定律得：I＝＝1 A    2分
滑动变阻器接入电路的电阻R_滑＝＝8 Ω      2分
(2)电源的输出功率P_出＝I²(R＋R_滑)＝23 W      2分
考点：本题考查闭合电路的欧姆定律、电功率等知识，意在考查学生对电路的分析能力。