Question

【题目】如图的电路中，电池组的电动势，电阻，两个水平放置的带电金属板间的距离．在金属板间的匀强电场中，有一质量为带电量的油滴，当把可变电阻器的阻值调到接入电路时，带电油滴恰好静止悬浮在电场中，此时安培表示数，试求：

（1）两金属板间的电场强度；

（2）B点的电势；

（3）电阻通电产生的热量；

（4）电池组的输出功率为时，的阻值．

Answer 1

【答案】（1） （2）27V（3）243J（4）62.5W

【解析】

（1）带电油滴在电场中处于平衡状态，分析油滴受力：重力向下，电场力向上．

由，得

（2）电阻与平行金属板并联，两者电压相等，有

又电阻与电阻串联，两者电流相等，有

B点电势经、降落后为零（接地），

所以，

即．

（3）电阻两端的电压为27V，上的电流为

电阻上产生的热量为

（4）当调节阻值时，电路中电流、电压都要随之改变，应先抓住不变量才好求解．因为电源电动势已知，故应先求电源内电阻．由欧姆定律有

．

根据能量的分配和守恒，电池组输出功率为时，电流强度为．

，

解得，（含）．

再根据欧姆定律，此时外电路总电阻为R．

由，有．

又，

再由，

解得．

所以应把的阻值调到，电池组的输出功率就是．