Question

【題目】如圖所示，在a、b兩端有直流恒壓電源，輸出電壓恒為Uab，R2=40Ω，右端連接間距d=0.04m、板長l=10cm的兩水平放置的平行金屬板，板間電場視為勻強電場．閉合開關，將質量為m=1.6×10-6kg、帶電量q=3.2×10-8C的微粒以初速度v0=0.5m/s沿兩板中線水平射入板間．當滑動變阻器接入電路的阻值為15Ω時，微粒恰好沿中線勻速運動，通過電動機的電流為0.5A．已知電動機內阻R1=2Ω，取g=10m/s2．試問：

（1）輸出電壓為Uab是多大？

（2）在上述條件下，電動機的輸出功率和電源的輸出功率？

（3）為使微粒不打在金屬板上，R2兩端的電壓應滿足什么條件？

Answer 1

【答案】（1）35V；（2）35W；（3）18V＜U2＜22V

【解析】

(1) 有qU1/d=mg-①

U1=20V

滑動變阻器兩端電壓U2=I總R滑-②

I總=I1+I2=1A③

電源電壓： U=U1+U2=35V

(2)P出=P總-I2R1④

=UI-I2R1

=17W

P電=I總U="35W⑤

(3)（2）因上極板帶正電，故粒子帶負電

粒子穿過板的時間t==0.2s⑥

當粒子剛從下極板穿出時：⑦

而：E=聯立解得：U=18V⑧

同理有：而：E=聯立解得：U=22V -⑨

故R2兩端的電壓應滿足的條件是：18V＜U2＜22V ⑩