Question

如圖所示的電路中，兩平行金屬板A、B水平放置，兩板間的距離d=40cm．電源電動勢E=24V，內(nèi)電阻r=1Ω，電阻R=15Ω．閉合開關(guān)S，待電路穩(wěn)定后，將一帶正電的小球從B板小孔以初速度v₀=4m/s豎直向上射入板間，小球恰能到達A板．若小球帶電荷量為q=1×10^﹣2C，質(zhì)量為m=2×10^﹣2kg，重力加速度g=10m/s²，不考慮空氣阻力．求：

（1）此時AB兩板的電壓U是多少？

（2）滑動變阻器接入電路的阻值為多大時？

（3）此時電源的輸出功率是多大？

Answer 1

考點：  帶電粒子在混合場中的運動；動能定理；閉合電路的歐姆定律．

分析：  （1）對小球分析，由動能定理可求得電容器兩板間的電勢差；

（2）電容器與R_P并聯(lián)，則電容器兩端的電壓等于R_P兩端的電壓，則由閉合電路歐姆定律可求得電流，再由歐姆定律可求得滑動變阻器接入電阻；

（3）由功率公式可求得電源的輸出功率．

解答：  解：（1）對小球從B到A，有V_A=0；則由動能定理可得：﹣qU_AB﹣mgd=0﹣mv₀²

得：U_AB=8V；

（2）由閉合電路歐姆定律可得：E=I（R+r）+U_AB

解得：I=1A；

則有：R_P==8Ω；

（3）電源的輸出功率等于外電路上消耗的功率，故電源的輸出功率：

P_出=I²（R+R_P）=1×（15+8）=23W．

答：（1）此時AB兩板的電壓U是8V；

（2）滑動變阻器接入電路的阻值為8Ω；

（3）電源的輸出功率為23W．

點評：  本題考查閉合電路歐姆定律中的含容電路，要明確電容的性質(zhì)，知道電容器兩端的電壓等于與之并聯(lián)的電阻兩端的電壓．