Question

如圖8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）

圖8

Answer 1

解析：（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-mv₀²

故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.

（2）電源的輸出功率P_出=I²（R+R_滑）=23 W.

答案：8 Ω    23 W