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。若小球带电荷量为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少？(取g＝10 m/s²)

Answer 1

解析：小球进入板间后，受重力和电场力作用，且到达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－mv

解得U_AB＝8 V

滑动变阻器两端的电压U_滑＝U_AB＝8 V

设通过滑动变阻器的电流为I，由欧姆定律得

I＝＝1 A

滑动变阻器接入的电路R_滑＝＝8 Ω

电源的输出功率P_出＝I²(R＋R_滑)＝23 W。

答案：8 Ω　23 W