Question

如图所示电路中，两平行板A、B水平放置，两板间距离d=40cm，电源电动势E=24V，内电阻r=1Ω，电阻R=15Ω．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v=4m/s竖直向上射入板间．小球带电量为q=10^-2C，质量为m=2×10^-2kg，不考虑空气阻力．若调节滑动变阻器，使小球恰能达到A板，则电源的输出功率为（ ）（g=10m/s²）

A．15W
B．16W
C．23W
D．28W

Answer 1

【答案】分析：小球恰好运动到A板，根据动能定理列式求解两板间的电压；然后根据欧姆定律求解滑动变阻器的电阻值；最后根据电功率表达式求解电源的输出功率．
解答：解：（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
-mgd-qU_AB=0-m  ①
∴滑动变阻器两端电压 U_滑=U_AB=8 V ②
设通过滑动变阻器电流为I，由欧姆定律得
I==1A ③
滑动变阻器接入电路的电阻
R_滑==8Ω  ④
即滑动变阻器接入电路的阻值为8Ω时，小球恰能到达A板．
故电源的输出功率 P_出=I²（R+R_滑）=23 W ⑤
故选C
点评：本题关键是分析清楚电路结构和运动情况后，根据动能定理、欧姆定律联立列式求解．