如图所示的电路中,两平行金属板A、B水平放置在竖直平面内,两板间的距离d=40cm.板长为L=1.6m.电源电动势E=2

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  • 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.