Question

【題目】如圖所示的電路中，兩平行金屬板A、B水平放置，兩極板的長度L=80cm，兩板間的距離d=20cm．電源電動(dòng)勢(shì)E=28V，內(nèi)電阻r=1Ω，電阻R=15Ω，滑動(dòng)變阻器的最大阻值為20Ω．閉合開關(guān)S，待電路穩(wěn)定后，將一帶負(fù)電的小球從A、B兩金屬板左端正中間位置M處以初速度v0=8m/s水平向右射入兩板間，恰能從上極板B板右側(cè)邊緣射出．若小球帶電量為q=1×10﹣2 C，質(zhì)量為m=2×10﹣2 kg，不考慮空氣阻力，重力加速度g=10m/s2．求此時(shí)：

（1）滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值？

（2）電源的輸出功率？

（3）當(dāng)滑動(dòng)變阻器的阻值為多大時(shí)，滑動(dòng)變阻器消耗的功率最大？此時(shí)滑動(dòng)變阻器消耗的功率為多少？

Answer 1

【答案】（1）12Ω； （2）27W；（3）16Ω, 12.25W

【解析】（1）小球在極板間做類平拋運(yùn)動(dòng)

水平方向：

豎直方向： ，

代入數(shù)據(jù)解得：

對(duì)小球，根據(jù)牛頓第二定律有：

代入數(shù)據(jù)解得：

極板間電場(chǎng)強(qiáng)度為：

兩極板間的電壓為：

電路電流為：

變阻器接入電路的阻值為：

（2）電源的路端電壓為：

電源的輸出功率為：

（3）當(dāng)時(shí)，滑動(dòng)變阻器消耗的功率最大；

最大功率為