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=40cm．电源电动势E=24V，内阻r=1Ω，电阻R=

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？

Answer 1

（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：-qU_AB-mgd=0-

1

2

mv₀²，
即：-1×10^-2×U_AB-0.02×10×0.4=0-

1

2

×0.02×4²，
解得：U_AB=8V，
电源电动势：E=I（R+r）+U_ab，
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_滑=

UAB

I

=

8V

1A

=8Ω；
（2）电源输出功率：
P_出=I²（R+R_滑）=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．