问题
计算题
如图所示，在a、b两端有直流恒压电源，输出电压恒为Uab，R2=40Ω，右端连接间距d=0.04m、板长l=10cm的两水平放置的平行金属板，板间电场视为匀强电场。闭合开关
，将质量为m=1.6×10-6kg、带电量q=3.2×10-8C的微粒以初速度v0=0.5m/s沿两板中线水平射入板间。当滑动变阻器接入电路的阻值为15Ω时，微粒恰好沿中线匀速运动，通过电动机的电流为0.5A。已知电动机内阻R1=2Ω，取g=10m/s2。试问：
小题1:输出电压为Uab是多大？
小题2:在上述条件下，电动机的输出功率和电源的输出功率？
小题3:为使微粒不打在金属板上，R2两端的电压应满足什么条件？
答案
小题1:35V
小题2:35W
小题3:18V＜U2＜22V
(1) 有qU1/d="mg----" ---- ①
U1=20V
滑动变阻器两端电压U2=I总R滑---- ---- ②
I总=I1+I2="1A----" ----③
电源电压： U=U1+U2=35V
(2)P出=P总-I2R1---- ----④
=UI-I2R1
=17W
P电=I总U="35W----" ----⑤ （ 8分）
(3)（2）因上极板带正电，故粒子带负电
粒子穿过板的时间t=
=0.2s ---- -----⑥
当粒子刚从下极板穿出时：
---- ----⑦
而：E=
联立解得：U
="18V " ---- ----⑧
同理有：
而：E=
联立解得：U
="22V " ---- ----⑨
故R2两端的电压应满足的条件是：18V＜U2＜22V ⑩（11分）