题目内容

如图所示，电源电动势E=15V内阻r=1Ω，电阻R1=30Ω，R2=60Ω．间距d=0.2m的两平行金属板水平放置，板间分布有垂直于纸面向里、磁感应强度B=1T的匀强磁场．闭合开关S，板间电场视为匀强电场，将一带正电的小球以初速度υ=0.1m/s沿两板间中线水平射入板间．设滑动变阻器接入电路的阻值为Rx，忽略空气对小球的作用，取g=10m/s2．
（1）当Rx=29Ω时，电阻R2消耗的电功率是多大？
（2）若小球进入板间做匀速度圆周运动并与板相碰，碰时速度与初速度的夹角为60°，则Rx是多少？

【答案】分析：（1）由电路图可知，R1与R2并联后与滑动变阻器串联，由串并联电路的性质可得出总电阻，由闭合电路欧姆定律可得电路中的电流及R2两端的电压，由功率公式P=可求得R2消耗的电功率；
（2）粒子做匀速圆周运动，则重力与电场力平衡；由牛顿第二定律可知洛仑兹力充当向心力；由几何关系可求得粒子运动的半径，联立可解得电容器两端的电压；由闭合电路欧姆定律可求得滑动变阻器的阻值．
解答：解：（1）闭合电路的外电阻为     ①
根据闭合电路的欧姆定律               ②
R2两端的电压为U=E-Ir=（15-0.3×30）V=6V     ③
R2消耗的功率为                ④
电阻R2消耗的电功率为0.6W；
（2）小球进入电磁场做匀速圆周运动，则重力和电场力等大反向，洛仑兹力提供向心力，根据牛顿第二定律，得
Bqv=m           ⑤
           ⑥
联立⑤⑥化简得
小球做匀速圆周运动的初末速的夹角等于圆心角为60°，根据几何关系得
R=d           ⑧
联立⑦⑧并代入数据
干路电流为                     ⑨
则滑动变阻器的电阻RX==；
要使小球进入板间做匀速度圆周运动并与板相碰，碰时速度与初速度的夹角为60°，Rx应为54Ω．
点评：本题为带电粒子在复合场中的运动与闭合电路欧姆定律的综合性题目，解题的关键在于明确带电粒子在复合场中做匀速圆周运动时，所受到的电场力一定与重力大小时相等方向相反，同时要注意几何关系的应用．
练习册系列答案
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（1）AO两点间的电势差UAO；
（2）滑动变阻器接入电路的阻值为Rx．
如图所示，电源电动势为E，内电阻为r．当滑动变阻器的触片P从右端滑到左端时，发现电压表V1、V2示数变化的绝对值分别为△U1和△U2，下列说法中正确的是（　　）
如图所示，电源电动势为E，内电阻为r．两电压表可看作是理想电表，当闭合开关，将滑动变阻器的触片由右端向左滑动时，下列说法中正确的是（　　）
精英家教网如图所示，电源电动势为E，内电阻为r，L为小灯泡（其灯丝电阻可视为不变），R1和R2为定值电阻，R3为光敏电阻，其阻值的大小随照射光强度的增强而减小．闭合开关S后，将照射光强度增强，则（　　）
A、电路的路端电压将增大B、灯泡L将变暗C、R1两端的电压将增大D、内阻r上发热的功率将增大
精英家教网如图所示，电源电动势为E，内电阻为r，当滑动变阻器的触片P从右端滑到左端时，发现电压表V1、V2示数为U1、U2，示数变化的绝对值分别为△U1和△U2，电流表的示数为I，电流表示数变化的绝对值为△I，下列说法中正确的是（　　）
A、小灯泡L1、L2变暗，L3变亮
B、小灯泡L3变暗，L1、L2变亮
C、△U1＜△U2
D、
△U1
△I
不变，
△U2
△I
不变

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