Question

如图14-30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=40 cm.电源电动势E=24 V，内电阻r=1 Ω，电阻R=15 Ω.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=4 m/s竖直向上射入板间.若小球带电荷量为q=1×10^-2 C，质量为m=2×10^-2 kg，不考虑空气阻力.那么，滑动变阻器接入电路的阻值为多大时，小球恰能到达A板？此时，电源的输出功率是多大？(g取10 m/s²)

图14-30

Answer 1

解析：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

    -mgd-qU_AB=0-mv₀²

    滑动变阻器两端的电压

    U_滑=U_AB=8 V

    设通过滑动变阻器的电流为I，由欧姆定律得

    I=

    滑动变阻器接入电路的电阻

    R_滑==8 Ω

    电源的输出功率

    P_出=I²(R+R_滑)=23 W.

答案：8 Ω     23 W