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，內電阻r=1Ω，電阻R=15Ω．閉合 開關S，待電路穩定后，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．若小球帶電量為q=-1×10^-2 C，質量為m=2×10^-2 kg，不考慮空氣阻力．那么，滑動變阻器接入電路的阻值為8Ω時，（取g=10m/s²）
（1）求滑動變阻器兩端電壓是多少？電源的輸出功率是多少？
（2）帶電小球在兩板間做什么運動？

Answer 1

分析：根據閉合電路歐姆定律求出電路中的電流，然后根據U=IR求變阻器兩端的電壓；
對小球進行受力分析，計算小球受的合力，然后判斷運動情況．

解答：解：（1）電路中的電流為I=

E

R+Rr+r

=

24

1+15+8

A=1A
滑動變阻器兩端的電壓U_r=IR_r=1×8=8V
電源輸出功率P_出=I²（R+R_r）=1²×（15+8）w=23w
（2）帶電小球重力G=mg=2×10^-2×10N=0.2N（方向豎直向下）
電容器兩極板間電壓U=U_r=8V
電場力F=

qUc

d

=

1.0×10-2×8

0.4

=0.2N
小球所受的電場力和重力平衡，所以做勻速直線運動．
答：（1）求滑動變阻器兩端電壓是8V，電源的輸出功率是23w．
（2）帶電小球在兩板間做勻速直線運動．

點評：根據電路的結構，由歐姆定律求變阻器接兩端的電壓，根據功率公式計算功率，難度不大．