Question

（06年四川卷）（19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=24V,内电阻r=1Ω，电阻R=15Ω。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。若小球带电量为q=1×10^-2 C，质量为m=2×10^-2 kg,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？(取g=10 m/s²)

Answer 1

解析：

    （1）小球进入板间后，受重力和电场力作用，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－            ①

 

∴滑动变阻器两端电压          U=U_AB=8V                ②

 

设通过滑动变阻器电流为I，由欧姆定律得

 

I=                                    ③

 

滑动变阻器接入电路的电阻                  ④

 

（2）电源的输出功率     

     

 P＝I²(R ＋R)=23 W                                  ⑤