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=4.0cm.电源电动势E=400V,内电阻r=20Ω,电阻R1=1980Ω.闭合开关S,待电路稳定后,将一带正电的小球(可视

◎ 题目

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=4.0cm.电源电动势E=400V,内电阻r=20Ω,电阻R1=1980Ω.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=1.0m/s竖直向上射入两板间,小球恰好能到达A板.若小球所带电荷量q=1.0×10-7C,质量m=2.0×10-4kg,不考虑空气阻力,忽略射入小球对电路的影响,取g=10m/s2.求:
(1)A、B两金属板间的电压的大小U;
(2)滑动变阻器消耗的电功率P
(3)电源的效率η.
魔方格

◎ 答案

(1)小球从B板上的小孔射入恰好到达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-
1
2
mv02
解得U=200V
(2)设此时滑动变阻器接入电路中的电阻值为R,根据闭合电 路欧姆定律可知,电路中的电流
得 I=
E
R1+R+r

根据部分电路欧姆定律可知   U=IR
解得    R=2.0×103Ω
滑动变阻器消耗的电功率  P=
U2
R
=20W
 (3)电源的效率η=
P
P
=
I2(R1+R)
I2(R1+R+r)
=99.5%

答:
(1)A、B两金属板间的电压的大小U是200V;
(2)滑动变阻器消耗的电功率P是2.0×103Ω.
(3)电源的效率η是99.5%.

◎ 解析

“略”

◎ 知识点

    专家分析,试题“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=4.0cm.电源电动势E=400V,内电阻r=20Ω,电阻R1=1980Ω.闭合开关S,待电路稳定后,将一带正电的小球(可视…”主要考查了你对  【动能定理】,【带电粒子在电场中运动的综合应用】,【闭合电路欧姆定律】  等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”,你可以点击相应的链接进行查看和学习。

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