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内电阻r=l，

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。若小球带电量为q=1×10-2C，质量为m=2×10-2kg，不考虑空气阻力．（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，电源的输出功率是多大?

Answer 1

（1）小球进入板间后，受竖直向下的重力和电场力作用，做匀减速直线运动，且到A板时速度为零。设两板间电压为UAB，
由动能定理W合＝Ek2-Ek1可知
-mgd-qUAB=0-mvo*v0/2
滑动变阻器两端电压U滑=UAB=(mvo*v0/2-mgd)/q
=[（2*10＾－2*4*4/2）-(2*10＾－2*10*0.4)]/1*10＾－2
＝8(V )
由闭合电路欧姆定律可知I=（E-U滑）/（R+r）
＝(24-8)/(15+1)
=1(A)
根据部分电路欧姆定律I＝U/R可知
滑动变阻器接入电路的电阻R滑＝U/I
＝8/1
＝8（Ω）
（2）电源的输出功率P＝I＾2*（R+R滑）
＝1*（15+8）
＝23（W）