如图所示的电路中，两平行金属板A、B水平放置，两板间的距离d=40 cm。电源电动势E=24V，内电阻r=1Ω，电阻R=15Ω。闭合开关S，待电路稳定后，将一带

题型：0103 期末题难度：来源：

如图所示的电路中，两平行金属板A、B水平放置，两板间的距离d=40 cm。电源电动势E=24V，内电阻r=1Ω，电阻R=15Ω。闭合开关S，待电路稳定后，将一带正电的小球从B板小孔以初速度v₀=4 m/s竖直向上射入板间。若小球带电量为q=1×10^-2 C，质量为m=2×10^-2 kg，不考虑空气阻力。那么(取g=10 m/s²)
（1）滑动变阻器接入电路的阻值为多大时，小球恰能到达A板？
（2）（承接第1问）此时，电源的输出功率是多大？
（3）若要使电源输出功率最大，滑动变阻器应该怎么调？最大输出功率为多少？

答案

解：(1)小球进入板间后，受重力和电场力作用，且到A板时速度为零。设两板间电压为U_AB
由动能定理得：－mgd－qU_AB=0－ ①
∴滑动变阻器两端电压U=U_AB=8V ②
设通过滑动变阻器电流为I，由欧姆定律得I= ③
滑动变阻器接入电路的电阻 ④
(2)电源的输出功率P＝I²(R＋R)=23 W ⑤
(3)将滑动变阻器电阻调成零