Question

【題目】如圖的電路中，電池組的電動(dòng)勢(shì)，電阻，兩個(gè)水平放置的帶電金屬板間的距離．在金屬板間的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，有一質(zhì)量為帶電量的油滴，當(dāng)把可變電阻器的阻值調(diào)到接入電路時(shí)，帶電油滴恰好靜止懸浮在電場(chǎng)中，此時(shí)安培表示數(shù)，試求：

（1）兩金屬板間的電場(chǎng)強(qiáng)度；

（2）B點(diǎn)的電勢(shì)；

（3）電阻通電產(chǎn)生的熱量；

（4）電池組的輸出功率為時(shí)，的阻值．

Answer 1

【答案】（1） （2）27V（3）243J（4）62.5W

【解析】

（1）帶電油滴在電場(chǎng)中處于平衡狀態(tài)，分析油滴受力：重力向下，電場(chǎng)力向上．

由，得

（2）電阻與平行金屬板并聯(lián)，兩者電壓相等，有

又電阻與電阻串聯(lián)，兩者電流相等，有

B點(diǎn)電勢(shì)經(jīng)、降落后為零（接地），

所以，

即．

（3）電阻兩端的電壓為27V，上的電流為

電阻上產(chǎn)生的熱量為

（4）當(dāng)調(diào)節(jié)阻值時(shí)，電路中電流、電壓都要隨之改變，應(yīng)先抓住不變量才好求解．因?yàn)殡娫措妱?dòng)勢(shì)已知，故應(yīng)先求電源內(nèi)電阻．由歐姆定律有

．

根據(jù)能量的分配和守恒，電池組輸出功率為時(shí)，電流強(qiáng)度為．

，

解得，（含）．

再根據(jù)歐姆定律，此時(shí)外電路總電阻為R．

由，有．

又，

再由，

解得．

所以應(yīng)把的阻值調(diào)到，電池組的輸出功率就是．