Question

如图3-3-14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）

图3-3-14

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-mv²₀

故滑动变阻器两端电压U_滑=U_AB=8  V

设通过滑动变阻器电流为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

（2）电源的输出功率P_出=I²(R+R_滑）=23  W

答案：（1）8 Ω  （2）23  W