Question

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 = 40cm.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

23 W

试题分析：(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-   （2分）       
∴滑动变阻器两端电压          U_滑=U_AB="8" V  （1分）        
设通过滑动变阻器电流为I,由欧姆定律得I=（3分）             
滑动变阻器接入电路的电阻      （3分）     
(2)电源的输出功率            P_出=I²(R+R_滑)="23" W   （3分）
点评：本题关键是分析清楚电路结构和运动情况后，根据动能定理、欧姆定律联立列式求解．