2017-2018学年高中物理人教版选2+Word版含答案10(6)

E ＝6 V ，r ＝1 Ω.

(2)由电功率表达式：P ＝E 2R ＋r 2R

将上式变形为：P ＝E 2

R －r 2

R

＋4r 由上式可知当R ＝r ＝1 Ω时，P 有最大值，P m ＝E 2

4r

＝9 W. 【答案】 (1)6 V 1 Ω (2)1 Ω 9 W 12.如图11所示，内壁光滑、内径很小的1/4圆弧管固定在竖直平面内，圆弧的半径r 为0.2 m ，在圆心O 处固定一个电荷量为－1.0×10－9 C 的点电荷．质量为0.06 kg 、略小于圆管截面的带电小球，从与O 点等高的A 点沿圆管内由静止运动到最低点B ，到达B 点小球刚好与圆弧没有作用力，然后从B 点进入板距d ＝0.08 m 的两平行板电容器后刚好能在水平方向上做匀速直线运动，且此时电路中的电动机刚好能正常工作．已知电源的电动势为12 V ，内阻为1 Ω，定值电阻R 的阻值为6 Ω，电动机的内阻为0.5 Ω.求(取g ＝10 m/s 2，静电力常量k ＝9.0×109 N·m 2/C 2)

图11

(1)小球到达B 点时的速度；

(2)小球所带的电荷量；

(3)电动机的机械功率．

【解析】 (1)由机械能守恒得：mgr ＝12

mv 2B 解得：v B ＝2 m/s.

(2)到达B 点恰好作用力为0，由牛顿第二定律得：

kQq r 2－mg ＝m v 2

B

r

解得：q ＝8×10－3

C.

(3)设电容器两端电压为U ，由二力平衡得： qU d

＝mg ① 由欧姆定律得：I ＝U

R ②