问题标题:
在如图所示的电路中,电池组的电动势E=30V电阻R2=10Ω.两个水平放置的带电金属板间的距离d=1.5cm.在金属板间的匀强电场中,有一质量为m=7×10-5g、带电荷量q=-4.9×10-10C的油滴,当
问题描述:

在如图所示的电路中,电池组的电动势E=30V电阻R2=10Ω.两个水平放置的带电金属板间的距离d=1.5cm.在金属板间的匀强电场中,有一质量为m=7×10-5g、带电荷量q=-4.9×10-10C的油滴,当把可变电阻器R3的阻值调到35Ω接入电路时,带电油滴恰好静止悬浮在电场中,此时电流表示数I=1.5A.试求:

(1)两金属板间的电场强度;

(2)B点的电势;

(3)电阻R1通电10s内产生的热量;

(4)要使电池组的输出功率为62.5W,应把R3的阻值调到多大?

邓强回答:
  (1)1400V/m (2)27V (3)243J (4)5Ω   解析:   (1)带电油滴在电场中处于平衡状态,分析油滴受力:重力竖直向下,电场力竖直向上,则mg=EqE== V/m=1400V/m.(2)电阻R3与平行金属板并联,二者电压相等.电压为U=Ed=1400×1.5×10-2V=21V电阻R2与电阻R3串联,二者电流相等.I2=I3== A=0.6AB点电势经R2、R3降落后为零(接地).所以Ub-I2R2-I3R3=0UB=(0.6×10+21)V=27V.(3)电阻R1两端电压为27VR1上的电流I1=I-I2=1.5A-0.6A=0.9A电阻R1上产生的热量为:Q=I1U1t=0.9×27×10J=243J.(4)当调节R3阻值时,电路中电流、电压都要随之改变,应先抓住不变量才好求解.因为电源电动势E已知,故应先求电源内电阻.r== Ω=2Ω当电池组输出功率为62.5W时,设总电流为I,总外电阻为R′则()2R′=62.5W解得R′=10Ω又R1== Ω=30Ω得=+=解得:R3′=5Ω应把R3的阻值调到5Ω,电池组的输出功率就是62.5W.
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