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在如图所示的电路中,两平行正对金属板A、B水平放置,两板间的距离d=4.0 cm.电源电动势E=400 V,内阻r=20 Ω,电阻R1=1 980 Ω.闭合开关S,待电路稳定后,将一带正电的小球(可视为质点)从B板[]上的小孔以初速度v0=1.0 m/s竖直向上*入两板间,小球恰好能到达A板.若小球所带电荷量q=+1.0×10-7 C,质量m=2.0×10-4 kg,不考虑空气阻力,忽略*入小球对电路的影响,取g=10 m/s2.求:
(1)A、B两金属板间电压的大小U;
(2)滑动变阻器消耗的电功率P滑;
(3)电源的效率η.
【回答】
(1)小球从B板上的小孔*入恰好到达A板的过程中,在电场力和重力的作用下做匀减速直线运动,设A、B两极板间电压为U,根据动能定理有
-qU-mgd=0-mv 解得U=200 V
(2)设此时滑动变阻器接入电路中的电阻值为R滑,根据闭合电路欧姆定律可知,电路中的电流I=
根据部分电路欧姆定律可知U=IR滑 解得R滑=2.0×103 Ω
滑动变阻器消耗的电功率P滑==20 W
(3)电源的效率η==×100%=99.5%.
知识点:专题七 直流电路和交流电路
题型:计算题
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