如图所示,竖直平面MN与纸面垂直,MN右侧的空间存在着垂直纸面向内的匀强磁场和水平向左的匀强电场,MN左侧的水平面光滑,右侧的水平面粗糙。质量为m的物体A静止在MN左侧的水平面上,已知该物体带负电,电荷量的大小为为q。一质量为的不带电的物体B以速度v0冲向物体A并发生弹性碰撞,碰撞前后物体A的电荷量保持不变。求:
(1)碰撞后物体A的速度大小vA;
(2)若A与水平面的动摩擦因数为μ,重力加速度的大小为g,磁感应强度的大小为,电场强度的大小为。已知物体A从MN开始向右移动的距离为l时,速度增加到最大值。求:
a.此过程中物体A克服摩擦力所做的功W;
b.此过程所经历的时间t。
反射式速调管是常用的微波器件之一,它利用电子团在电场中的振荡来产生微波,其振荡原理与下述过程类似。已知静电场的方向平行于x轴,其电势φ随x的分布如图所示。一质量m=1.0×10-20kg,电荷量q=1.0×10-9C的带负电的粒子从(-1,0)点由静止开始,仅在电场力作用下在x轴上往返运动。忽略粒子的重力等因素。求:
(1)x轴左侧电场强度E1和右侧电场强度E2的大小之比;
(2)该粒子运动的最大动能Ekm;
(3)该粒子运动的周期T。
如图所示,为一回旋加速器的示意图,其核心部分为处于匀强磁场中的D形盒,两D形盒之间接交流电源,并留有窄缝,离子在窄缝间的运动时间忽略不计。已知D形盒的半径为R,在D1部分的中央A处放有离子源,离子带正电,质量为m、电荷量为q,初速度不计。若磁感应强度的大小为B,每次加速时的电压为U。忽略离子的重力等因素。求:
(1)加在D形盒间交流电源的周期T;
(2)离子在第3次通过窄缝后的运动半径r3;
(3)离子加速后可获得的最大动能Ekm。
如图所示,足够长的光滑导轨竖直放置,匀强磁场的磁感应强度B=2.0T,方向垂直于导轨平面向外,导体棒ab长L=0.2 m(与导轨的宽度相同,接触良好),其电阻r=1.0 Ω,导轨电阻不计。当导体棒紧贴导轨匀速下滑时,两只均标有“3V,1.5 W”字样的小灯泡恰好正常发光。求:
(1)通过导体棒电流的大小和方向;
(2)导体棒匀速运动的速度大小。
在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中,小灯泡的规格为“2.0V,0.5A”。备有下列器材:
A.电源E(电动势为3.0V,内阻不计)
B.电压表V1(量程0~3V,内阻约1kΩ)
C.电压表V2(量程0~15V,内阻约4kΩ)
D.电流表A1(量程0~3A,内阻约0.1Ω)
E.电流表A2(量程0~0.6A,内阻约0.6Ω)
F.滑动变阻器R1(0~5Ω,3.0A)
G.滑动变阻器R2(0~200Ω,1.25A)
H.开关和若干导线
为了尽可能准确地描绘出小灯泡的伏安特性曲线,请完成以下内容。
(1)实验中电压表应选用 ,电流表应选用 ,滑动变阻器应选用 (请填写选项前对应的字母)。
(2)图甲是实物电路,请你不要改动已连接的导线,把还需要连接的导线补上。
(3)某同学完成该实验后,又找了另外两个元件,其中一个是由金属材料制成的,它的电阻随温度的升高而增大,而另一个是由半导体材料制成的,它的电阻随温度的升高而减小。他又选用了合适的电源、电表等相关器材后,对其中的一个元件进行了测试,测得通过其中的电流与加在它两端的电压数据如下表所示:
U/V | 0.40 | 0.60 | 0.80 | 1.00 | 1.20 | 1.50 | 1.60 |
I/A | 0.20 | 0.45 | 0.80 | 1.25 | 1.80 | 2.81 | 3.20 |
请根据表中数据在图乙中作出该元件的I-U图线;该元件可能是由 (选填“金属”或“半导体”)材料制成的。
(4)在(3)的基础上,该同学进一步分析,如果让一节电动势为1.5V、内阻为0.5Ω的干电池只对该元件供电,则该元件消耗的功率为 W(结果保留两位有效数字)。
在“测定电源的电动势和内电阻”的实验中,备有下列器材:
A.待测的干电池一节
B.电流表A1(量程0~3 mA,内阻Rg1=10Ω)
C.电流表A2(量程0~0.6 A,内阻Rg2=0.1Ω)
D.滑动变阻器R1(0~20Ω,1.0 A)
E.电阻箱R0(0~9999.9Ω)
F.开关和若干导线
(1)某同学发现上述器材中没有电压表,他想利用其中的一个电流表和电阻箱改装成一块电压表,其量
程为 0~3 V,并设计了图甲所示的a、b两个参考实验电路(虚线框内为改装电压表的电路),其中合理的
是______(选填“a”或“b”)电路;此时R0的阻值应取______Ω。
(2)图乙为该同学根据合理电路所绘出的I1-I2图象(I1为电流表A1的示数,I2为电流表A2的示数)。根据该图线可得被测电池的电动势E=______V,内阻r=______Ω。