Question

15．如圖所示，電源內(nèi)阻r=1Ω，R₁=15Ω，R₂=16Ω，R₃=8Ω，兩平行金屬板A、B水平放置，兩板間的距離d=40cm．閉合開關(guān)S，待電路穩(wěn)定后，將一帶電小球水平射入板間，小球能沿直線通過．若小球帶電量為q=1×10^-2C，質(zhì)量為m=2×10^-2kg，不考慮空氣阻力．（取g=10m/s²）
（1）判斷小球的電性；
（2）求AB兩板間的電壓；
（3）求電源電動勢；
（4）求電源的輸出功率．

Answer 1

分析 （1）（2）小球電場力與重力二平衡，知電性，根據(jù)平衡條件和U=Ed結(jié)合，求解兩板間的電壓．
（3）根據(jù)串并聯(lián)電路特點(diǎn)求總電流，根據(jù)歐姆定律求電動勢；
（4）根據(jù)電源輸出功率P=EI-I²r求解；

解答 解：（1）小球勻速直線運(yùn)動在極板間，電場力豎直向上，故粒子帶負(fù)電；
（2）根據(jù)受力力平衡，則有：mg=qE
 U=Ed
聯(lián)立得 mg=$\frac{qU}lppr5zp$
所以 U=$\frac{mgd}{q}$=$\frac{2×1{0}^{-2}×10×0.4}{1×1{0}^{-2}}$V=8V
（3又U=I₂R₂=I₃R₃
知I=I₂+I₃=$\frac{U}{{R}_{2}}$+$\frac{U}{{R}_{3}}$=$\frac{8}{16}+\frac{8}{8}$=1.5A
 E=U+I（R₁+r）=8+1.5×（15+1）=32V
（4）電源輸出功率P=EI-I²r=32×1.5-1.5⁵×1=45.75W
答：（1）小球帶負(fù)電；
（2）AB兩板間的電壓為8V；
（3）電源電動勢為32V；
（4）電源的輸出功率為45.75W．

點(diǎn)評 本題電場與電路知識的綜合，它們聯(lián)系的紐帶是電容器的電壓，可運(yùn)用歐姆定律和電路的連接關(guān)系進(jìn)行分析．