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精英家教网如图所示的电路中,两平行金属板A、B水平放置,两板间的距离d=10cm.电源电动势E=10V,内电阻r=1Ω,电阻R1=9Ω.将滑动变阻器的滑片放置在某一位置,闭合开关S,待电路稳定后,某一带微粒恰好能静止在两平行金属板正中央.若微粒带电荷量为q=1×10-5C,质量为m=2×10-5kg,则:
(1)此时两平行金属板间电压为多少?
(2)滑动变阻器接入电路的阻值R2为多大?
(3)滑动变阻器阻值为多大时它消耗的电功率最大,最大值为多少?
分析:(1)由共点力的平衡条件可求得两平行金属板间的电压值;
(2)由闭合电路欧姆定律及串并联电路的性质可求得电阻值;
(3)将R1等效为电源内阻,则当内外电阻相等时,电源的输出功率最大.
解答:解:(1)对带电微粒,由平衡条件有:mg=q
U
d

解得:U=2V          
(2)由题意:UR2=U…①
根据分压规律,有:UR2=
R2
R1+R2+r
E
…②
解得:R2=2.5Ω            
(3)当R2=R1+r=9+1=10Ω时,滑动变阻器的功率最大,
Pm=
E2
(R1+R2+r)2
R2=2.5W
;
答:(1)两平行板间的电压为2V;
(2)滑动变阻器接入电路的阻值为2.5Ω;
(3)当电阻为10Ω时,输出功率最大,最大值为2.5W.
点评:本题综合考查了电容、闭合电路欧姆定律及功率公式;在求电源的输出功率时,要注意采用等效法;并熟练最大值表达式.
练习册系列答案
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科目:高中物理 来源: 题型:

如图所示的电路中,两平行金属板A、B水平放置,极板长l=80cm,两板间的距离d=40cm.电源电动势E=40V,内电阻r=1Ω,电阻R=15Ω,闭合开关S,待电路稳定后,将一带负电的小球从B板左端且非常靠近B板的位置以初速度v0=4m/s水平向右射入两板间,该小球可视为质点.若小球带电量q=1×10-2 C,质量为m=2×10-2 kg,不考虑空气阻力,电路中电压表、
电流表均是理想电表,若小球恰好从A板右边缘射出(g取10m/s2.
求(1)滑动变阻器接入电路的阻值为多少?
(2)此时电流表、电压表的示数分别为多少?

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科目:高中物理 来源: 题型:

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=40cm.电源电动势E=24V,内阻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=4m/s竖直向上射入板间.若小球电荷量为q=1×10-2 C,质量为m=2×10-2 kg,不考虑空气阻力.( 取g=10m/s2),求
(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)此时,电源的输出功率多大?

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(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)此时滑动变阻器消耗功率是多大?(取g=10m/s2)

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