题目内容
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=10cm．电源电动势E=10V，内电阻r=1Ω，电阻R1=9Ω．将滑动变阻器的滑片放置在某一位置，闭合开关S，待电路稳定后，某一带微粒恰好能静止在两平行金属板正中央．若微粒带电荷量为q=1×10-5C，质量为m=2×10-5kg，则：（1）此时两平行金属板间电压为多少？
（2）滑动变阻器接入电路的阻值R2为多大？
（3）滑动变阻器阻值为多大时它消耗的电功率最大，最大值为多少？
分析：（1）由共点力的平衡条件可求得两平行金属板间的电压值；
（2）由闭合电路欧姆定律及串并联电路的性质可求得电阻值；
（3）将R1等效为电源内阻，则当内外电阻相等时，电源的输出功率最大．
（2）由闭合电路欧姆定律及串并联电路的性质可求得电阻值；
（3）将R1等效为电源内阻，则当内外电阻相等时，电源的输出功率最大．
解答：解：（1）对带电微粒，由平衡条件有：mg=q
解得：U=2V
（2）由题意：UR2=U…①
根据分压规律，有：UR2=
E…②
解得：R2=2.5Ω
（3）当R2=R1+r=9+1=10Ω时，滑动变阻器的功率最大，
Pm=
R2=2.5W；
答：（1）两平行板间的电压为2V；
（2）滑动变阻器接入电路的阻值为2.5Ω；
（3）当电阻为10Ω时，输出功率最大，最大值为2.5W．
| U |
| d |
解得：U=2V
（2）由题意：UR2=U…①
根据分压规律，有：UR2=
| R2 |
| R1+R2+r |
解得：R2=2.5Ω
（3）当R2=R1+r=9+1=10Ω时，滑动变阻器的功率最大，
Pm=
| E2 |
| (R1+R2+r)2 |
答：（1）两平行板间的电压为2V；
（2）滑动变阻器接入电路的阻值为2.5Ω；
（3）当电阻为10Ω时，输出功率最大，最大值为2.5W．
点评：本题综合考查了电容、闭合电路欧姆定律及功率公式；在求电源的输出功率时，要注意采用等效法；并熟练最大值表达式．
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