Question

如圖所示電路中，兩平行板A、B水平放置，兩板間距離d=40cm，電源電動勢E=24V，內電阻r=1Ω，電阻R=15Ω．閉合開關s，待電路穩定后，將一帶正電的小球從B板小孔以初速度v=4m/s豎直向上射入板間．小球帶電量為q=10^-2C，質量為m=2×10^-2kg，不考慮空氣阻力．若調節滑動變阻器，使小球恰能達到A板，則電源的輸出功率為（ ）（g=10m/s²）

A．15W
B．16W
C．23W
D．28W

Answer 1

【答案】分析：小球恰好運動到A板，根據動能定理列式求解兩板間的電壓；然后根據歐姆定律求解滑動變阻器的電阻值；最后根據電功率表達式求解電源的輸出功率．
解答：解：（1）小球進入板間后，受重力和電場力作用，且到A板時速度為零．
設兩板間電壓為U_AB
由動能定理得
-mgd-qU_AB=0-m  ①
∴滑動變阻器兩端電壓 U_滑=U_AB=8 V ②
設通過滑動變阻器電流為I，由歐姆定律得
I==1A ③
滑動變阻器接入電路的電阻
R_滑==8Ω  ④
即滑動變阻器接入電路的阻值為8Ω時，小球恰能到達A板．
故電源的輸出功率 P_出=I²（R+R_滑）=23 W ⑤
故選C
點評：本題關鍵是分析清楚電路結構和運動情況后，根據動能定理、歐姆定律聯立列式求解．