问题
问答题
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滑；
（3）电源的效率η．
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-
mv02 1 2
解得U=200V
（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
得 I=E R1+R滑+r
根据部分电路欧姆定律可知 U=IR滑
解得 R滑=2.0×103Ω
滑动变阻器消耗的电功率 P滑=
=20WU2 R滑
（3）电源的效率η=
=P出 P总
=99.5%I2(R1+R滑) I2(R1+R滑+r)
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滑是2.0×103Ω．
（3）电源的效率η是99.5%．