解题思路:(1)开关S处于断开状态,小球射入板间做平抛运动,根据平抛运动的规律求解小球射入两板时的速度;
(2)当闭合开关S后,小球将做类平抛运动,小球恰好从A、B板间飞出时偏转距离等于[1/2]d,可能向上偏转,也可能向下偏转,根据运动学公式求解加速度大小.根据牛顿第二定律、欧姆定律求解滑动变阻器接入电路的临界阻值,即可得到范围.
(1)开关S处于断开状态,小球射入板间做平抛运动,则有:
d=v0t
[1/2]d=[1/2]gt2
解得:v0=d
d
g=0.4×
10
0.4=2m/s;
(2)当闭合开关S后,小球将做类平抛运动,小球恰好从A、B板间飞出时偏转距离y=[1/2]d
[1/2]d=[1/2]at′2;
l=v0t′
联立解得:a=[5/8m/s2;
若小球恰好从下板飞出时:mg-E1q=ma,
又 E1=
U1
d],U1=
R1
R1+R+rE
联立解得:R1=10.5Ω;
同理,若小球恰好从上板飞出时:E2q-mg=ma,E2=
U2
d,U2=
R2
R2+R+r
联立解得:R2=15.3Ω
所以小球能从A、B板间飞出,R应满足的条件是:10.5Ω<R<15.3Ω.
答:
(1)小球射入两板时的速度是2m/s;
(2)当闭合开关S后,滑动变阻器接入电路的阻值为10.5Ω<R<15.3Ω时,可使同样射入的小球能从A、B板间飞出.
点评:
本题考点: 带电粒子在匀强电场中的运动;闭合电路的欧姆定律.
考点点评: 本题中平抛运动与类平抛运动的研究方法相同,都运动的分解法,对于类平抛运动与电路之间联系的纽带是板间的电压,要能熟练通过欧姆定律和电路连接关系得到板间电压.