Question

如圖所示，兩平行金屬板A、B水平放置，兩板間的距離d=40cm．電源電動(dòng)勢E=24V，內(nèi)電阻r=1Ω，電阻R=15Ω．閉合開關(guān)S，待電路穩(wěn)定后，在兩板之間形成勻強(qiáng)電場．在A板上有一個(gè)小孔k，一個(gè)帶電荷量為C、質(zhì)量為kg的粒子P由A板上方高h=10cm處的O點(diǎn)自由下落，從k孔進(jìn)入電場并打在B板上點(diǎn)處．當(dāng)P粒子進(jìn)入電場時(shí)，另一個(gè)與P相同的粒子Q恰好從兩板正中央點(diǎn)水平飛入．那么，滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值為多大時(shí)，粒子Q與P恰好同時(shí)打在處。 （粒子間的作用力及空氣阻力均忽略不計(jì)，取g=10m/s2）

 

 

Answer 1

【答案】

滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值為8Ω

【解析】

試題分析: 根據(jù)機(jī)械能守恒定律可得P粒子進(jìn)入電場時(shí)的速度為：

m/s

設(shè)P、Q在電場中運(yùn)動(dòng)的加速度為a，運(yùn)動(dòng)到打在點(diǎn)的時(shí)間為t，則：

對(duì)P：

對(duì)Q：

聯(lián)立解得：s，

而

所以，滑動(dòng)變阻器兩端的電壓為：

由歐姆定律可得通過滑動(dòng)變阻器的電流為：

所以，滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值為：Ω

考點(diǎn)： 機(jī)械能守恒定律，閉合電路歐姆定律，帶電粒子在勻強(qiáng)電場中的運(yùn)動(dòng)