Question

如图所示的电路中，两平行金属板A、B水平放置，两板间的距离d=40Cm．电源电动势E=24V内电阻r=l，电阻R=15闭合开关S，待电路稳定后，将一带正电的小球从B板小孔以初速度v₀=4m/s竖直向上射入板间。若小球带电量为q=1×10^-2C，质量为m=2×10^-2kg，不考虑空气阻力．

（1）滑动变阻器接入电路的阻值为多大时，小球恰能到达A板?
（2）此时，电源的输出功率是多大?

Answer 1

（1）（2）23W

试题分析：（1）小球进入板间后，受重力和电场力作用，且到A板时速度为零．
设两板间电压为U_AB，由动能定理得
一mgd一qU_AB=0一mv₀²                               （2分）
滑动变阻器两端电压为U滑
U滑=U_AB。=8v                                         （2分）
设通过滑动变阻器的电流为，，由闭合电路的欧姆定律得
I=                                     （1分）
滑动变阻器接入电路的电阻
                                    （1分）
（2）电源的输出功率
P出= I² （R+R滑）=23W                                  （2分）
点评：明确电容器两端电压与滑动变阻器电压相同，由动能定理和闭合电路欧姆定律结合分析是求解本题的思路