Question

16．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(dòng)勢(shì)E=24V，內(nèi)阻r=1Ω，電阻R=15Ω．閉合開(kāi)關(guān)S，待電路穩(wěn)定后，將一質(zhì)量為m=2×10^-2kg，q=1×10^-2C的小球置于AB兩板之間，小球恰好靜止，則滑動(dòng)變阻器的阻值為多大？此時(shí)，電源輸出功率是多大？（取g=10m/s²）．

Answer 1

分析 小球恰好靜止，受力平衡，小球受到重力和電場(chǎng)力，根據(jù)平衡條件求出兩板間的電壓，然后由閉合電路歐姆定律求出滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值，由電功率公式求出電源的輸出功率

解答 解：小球恰好靜止，受力平衡，小球受到重力和電場(chǎng)力，則有：
mg=$\frac{{U}_{AB}}ovn1mouq$
解得：U_AB=$\frac{2×1{0}^{-2}×10×0.4}{1×1{0}^{-2}}=8$V，
電源電動(dòng)勢(shì)：E=I（R+r）+U_ab，
電路電流：I=$\frac{E{-U}_{AB}}{R+r}=\frac{24-8}{1+15}=1A$
滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值：R_滑=$\frac{{U}_{AB}}{I}=\frac{8}{1}$=8Ω；
電源輸出功率：P_出=I²（R+R_滑）=1²×（15+8）=23W；
答：滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值為8Ω，小球恰能靜止，此時(shí)電源的輸出功率23W．

點(diǎn)評(píng) 分析清楚電路結(jié)構(gòu)、應(yīng)用動(dòng)能定理、歐姆定律、電功率公式即可正確解題，本題的突破口是根據(jù)平衡條件求出AB間的電壓，難度適中．