Question

06（四川卷）9.(19分) 如圖所示的電路中，兩平行金屬板A、B水平放置，兩板間的距離d=40 cm。電源電動勢E=24V,內電阻r=1 Ω，電阻R=15 Ω。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v₀=4 m/s豎直向上射入板間。若小球帶電量為q=1×10^-2 C,質量為m=2×10^-2 kg,不考慮空氣阻力。那么，滑動變阻器接入電路的阻值為多大時，小球恰能到達A板?此時，電源的輸出功率是多大？(取g=10 m/s²)

Answer 1

(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-            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=                             ③

滑動變阻器接入電路的電阻              ④

(2)電源的輸出功率            P出=I2(R+R滑)=23 W      ⑤