题目内容
【题目】如图所示，在a、b两端有直流恒压电源，输出电压恒为Uab，R2=40Ω，右端连接间距d=0.04m、板长l=10cm的两水平放置的平行金属板，板间电场视为匀强电场．闭合开关
，将质量为m=1.6×10-6kg、带电量q=3.2×10-8C的微粒以初速度v0=0.5m/s沿两板中线水平射入板间．当滑动变阻器接入电路的阻值为15Ω时，微粒恰好沿中线匀速运动，通过电动机的电流为0.5A．已知电动机内阻R1=2Ω，取g=10m/s2．试问：
（1）输出电压为Uab是多大？
（2）在上述条件下，电动机的输出功率和电源的输出功率？
（3）为使微粒不打在金属板上，R2两端的电压应满足什么条件？
【答案】（1）35V；（2）35W；（3）18V＜U2＜22V
【解析】
(1) 有qU1/d=mg-①
U1=20V
滑动变阻器两端电压U2=I总R滑-②
I总=I1+I2=1A③
电源电压： U=U1+U2=35V
(2)P出=P总-I2R1④
=UI-I2R1
=17W
P电=I总U="35W⑤
(3)（2）因上极板带正电，故粒子带负电
粒子穿过板的时间t=
=0.2s⑥
当粒子刚从下极板穿出时：
⑦
而：E=
联立解得：U
=18V⑧
同理有：
而：E=
联立解得：U
=22V -⑨
故R2两端的电压应满足的条件是：18V＜U2＜22V ⑩
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