Question

高二物理选修3-1恒定电流问题

两平行金属板A、B水平放置，两板间距离d=40cm，电源电动势E=24v，内电阻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办小孔易初速度V0=4m/s竖直向上射入板间。若小球带电量为q=0.01C，质量为m=0.02kg，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？

Answer 1

小球上升时重力和电场力做负功，由动能定理：
mgd+Uq=0.5mv0^2
代入m=0.02kg，g=10m/s^2，d=0.4m，q=0.01C，v0=4m/s可以把U求解出来
U=8V
即滑动变阻器两端的电压为8V
设滑动变阻器大小为Rx
则电路中的电流为8/Rx
E=(r+R+Rx)*8/Rx=24
解得Rx=8Ω

如能解决请及时采纳为满意答案，谢谢！

追问

此时，电源的输出功率是多大？

追答

P出=I^2 (R+Rx)=(8/Rx)^2 (R+Rx)=1^2 X(15+8)=23W

Answer 2

U板=R变*E动/(R+r+R变)
mgd+qU板=½mv²-0
R变=8