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＝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?(取g＝10 m/s²)

Answer 1

R_滑＝8 Ω     P_出＝23 W

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－

所以滑动变阻器两端电压 U_滑＝U_AB＝8 V

设通过滑动变阻器电流为I，由欧姆定律得

I＝＝1 A

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