Question

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＝24 V，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

R_滑＝8 Ω     P_出＝23 W

解析：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－

所以滑動變阻器兩端電壓 U_滑＝U_AB＝8 V

設通過滑動變阻器電流為I，由歐姆定律得

I＝＝1 A

滑動變阻器接入電路的電阻 R_滑＝＝8 Ω

電源的輸出功率 P_出＝I²(R＋R_滑)＝23 W