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υ₀=4m/s豎直向上射入板間．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．那么，要使小球恰能到達A板，滑動變阻器接入電路的阻值和此時電源的輸出功率為（取g=10m/s²）（　　）

A．8Ω、23W

B．32Ω、8 W

C．8Ω、15W

D．32Ω、23W

Answer 1

分析：小球恰好運動到A板，根據(jù)動能定理列式求解兩板間的電壓；然后根據(jù)歐姆定律求解滑動變阻器的電阻值；最后根據(jù)電功率表達式求解電源的輸出功率．

解答：解：小球進入板間后，受重力和電場力作用，且到A板時速度為零．
設(shè)兩板間電壓為U_AB
由動能定理得
-mgd-qU_AB=0-

1

2

mv2           
∴滑動變阻器兩端電壓          
U_滑=U_AB=8 V             
設(shè)通過滑動變阻器電流為I，由歐姆定律得
I=

E-U滑

R+r

=1A                    
滑動變阻器接入電路的電阻 
R_滑=

U滑

I

=8Ω         
即滑動變阻器接入電路的阻值為8Ω時，小球恰能到達A板．
電源的輸出功率            
P_出=I²（R+R_滑）=23 W      
故電源的輸出功率是23W．故A正確．
故選A

點評：本題關(guān)鍵是分析清楚電路結(jié)構(gòu)和運動情況后，根據(jù)動能定理、歐姆定律聯(lián)立列式求解．