Question

（19分）如图所示，在 a 、 b 两端有直流恒压电源，输出电压恒为 U ab ， R 2 =40Ω，右端连接间距 d =

（19分）如图所示，在 a 、 b 两端有直流恒压电源，输出电压恒为 U ab ， R 2 =40Ω，右端连接间距 d =0.04m、板长 l =10cm的两水平放置的平行金属板，板间电场视为匀强电场。闭合开关 ，将质量为 m =1.6×10 -6 kg、带电量 q =3.2×10 -8 C的微粒以初速度 v 0 =0.5m/s沿两板中线水平射入板间。当滑动变阻器接入电路的阻值为15Ω时，微粒恰好沿中线匀速运动，通过电动机的电流为0.5A。已知电动机内阻 R 1 =2Ω，取 g =10m/s 2 。试问：（1）输出电压为 U ab 是多大？ （2）在上述条件下，电动机的输出功率和电源的输出功率？（3）为使微粒不打在金属板上， R 2 两端的电压应满足什么条件？

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Answer 1

（1）35V（2）17W   35W（3）18V＜U 2 ＜22V

(1)有qU 1 /d="mg----" ---- ① U 1 =20V 滑动变阻器两端电压U 2 =I 总 R 滑 ---- ---- ② I 总 =I 1 +I 2 =1A-----③ 电源电压： U=U 1 +U 2 =35V (2)P=P 总 -I 2 R 1 =UI-I 2 R 1 ="17W" ----④ P 电 =I 总 U=35W----⑤ (3)因上极板带正电，故粒子带负电粒子穿过板的时间 t = =0.2s ---⑥ 当粒子刚从下极板穿出时： ---- ----⑦ 而：E=  联立解得：U ="18V    " -----⑧ 同理有：  而：E= 联立解得：U ="22V " -----⑨ 故 R 2 两端的电压应满足的条件是：18V＜U 2 ＜22V     ⑩