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在如图所示的电路中,两平行正对金属板A、B水平放置,两板间的距离d=4.0cm。电源电动势E=400V,内电阻r=20Ω,电阻R1=1980Ω。闭合开关S,待电路稳定后,将一带正电的小球(可视为质点)从B板上的小孔以初速度v0=1.0m/s竖直向上射入两板间,小球恰好能到达A板。若小球所带电荷量q=1.0×10-7C,质量m=2.0×10-4kg,不考虑空气阻力,忽略射入小球对电路的影响,取g=10m/s2。求:

1.A、B两金属板间的电压的大小U;

2.滑动变阻器消耗的电功率P

3.电源的效率η。

 

 

1.U=200V

2.20W

3.

解析:(1)小球从B板上的小孔射入恰好到达A板的过程中,在电场力和重力的作用下做匀减速直线运动,设A、B两极板间电压为U,根据动能定理有

 -qU- mgd=0 - mv0……………………………………………………………(2分)

解得U=200V…………………………………………………………………………(1分)

(2)设此时滑动变阻器接入电路中的电阻值为R,根据闭合电路欧姆定律可知,电路中的电流    I=………………………………………………………(1分)

根据部分电路欧姆定律可知   U=IR……………………………………………(1分)

解得    R=2.0×103Ω………………………………………………………………(1分)

滑动变阻器消耗的电功率  =20W……………………………………(1分)

(3)电源的效率

………………………………………(2分)

 

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