Question

(16分)如图13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，内电阻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？(取g＝10 m/s²)

 

Answer 1

【答案】

8 Ω　23 W

【解析】小球进入板间后，受重力和电场力作用，且到达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－mv₀²

解得U_AB＝8 V

滑动变阻器两端电压U_滑＝U_AB＝8 V

设通过滑动变阻器的电流为I，由欧姆定律得

I＝＝1 A

滑动变阻器接入电路的电阻

R_滑＝＝8 Ω

电源的输出功率

P_出＝I²(R＋R_滑)＝23 W