Question

【题目】如图所示的电路中，两平行金属板A、B水平放置，两极板的长度L=80cm，两板间的距离d=20cm．电源电动势E=28V，内电阻r=1Ω，电阻R=15Ω，滑动变阻器的最大阻值为20Ω．闭合开关S，待电路稳定后，将一带负电的小球从A、B两金属板左端正中间位置M处以初速度v0=8m/s水平向右射入两板间，恰能从上极板B板右侧边缘射出．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，重力加速度g=10m/s2．求此时：

（1）滑动变阻器接入电路的阻值？

（2）电源的输出功率？

（3）当滑动变阻器的阻值为多大时，滑动变阻器消耗的功率最大？此时滑动变阻器消耗的功率为多少？

Answer 1

【答案】（1）12Ω； （2）27W；（3）16Ω, 12.25W

【解析】（1）小球在极板间做类平抛运动

水平方向：

竖直方向： ，

代入数据解得：

对小球，根据牛顿第二定律有：

代入数据解得：

极板间电场强度为：

两极板间的电压为：

电路电流为：

变阻器接入电路的阻值为：

（2）电源的路端电压为：

电源的输出功率为：

（3）当时，滑动变阻器消耗的功率最大；

最大功率为