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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=40cm.电源电动势E=24V,内阻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v0=4m/s竖直向上射入板间.若小球电荷量为q=1×10-2 C,质量为m=2×10-2 kg,不考虑空气阻力.( 取g=10m/s2),求
(1)滑动变阻器接入电路的阻值为多大时,小球恰能到达A板?
(2)此时,电源的输出功率多大?
分析:(1)由动能定理求出小球恰能到达A板时两板间的电压,然后由闭合电路欧姆定律求出滑动变阻器接入电路的阻值.
(2)由电功率公式求出电源的输出功率.
解答:解:(1)小球到达A板时速度恰好为零,则小球恰能到达A板,
由动能定理得:-qUAB-mgd=0-
1
2
mv02
即:-1×10-2×UAB-0.02×10×0.4=0-
1
2
×0.02×42
解得:UAB=8V,
电源电动势:E=I(R+r)+Uab
电路电流:I=
E-UAB
R+r
=
24-8
1+15
=1A,
滑动变阻器接入电路的阻值:R=
UAB
I
=
8V
1A
=8Ω;
(2)电源输出功率:
P=I2(R+R)=12×(15+8)=23W;
答:(1)滑动变阻器接入电路的阻值为8Ω,小球恰能到达A板;
(2)此时电源的输出功率23W.
点评:分析清楚电路结构、应用动能定理、欧姆定律、电功率公式即可正确解题.
练习册系列答案
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如图所示的电路中,两平行金属板A、B水平放置,极板长l=80cm,两板间的距离d=40cm.电源电动势E=40V,内电阻r=1Ω,电阻R=15Ω,闭合开关S,待电路稳定后,将一带负电的小球从B板左端且非常靠近B板的位置以初速度v0=4m/s水平向右射入两板间,该小球可视为质点.若小球带电量q=1×10-2 C,质量为m=2×10-2 kg,不考虑空气阻力,电路中电压表、
电流表均是理想电表,若小球恰好从A板右边缘射出(g取10m/s2
求(1)滑动变阻器接入电路的阻值为多少?
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(1)滑动变阻器接入电路的阻值为多大时,小球恰能到达A板?
(2)此时滑动变阻器消耗功率是多大?(取g=10m/s2

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