图15-5-15是测量带电粒子质量的仪器工作原理示意图，设法使某有机化合物的气态分子导入图中所示的容器A中，使它受到电子束轰击，失去一个电子变成为正一价的分子离子，分子离子从狭缝S1以很小的速度进入电压为U的加速电场区（初速度不计），加速后，再通过狭缝S2、S3射入磁感应强度为B的匀强磁场，方向垂直于磁场区的界面PQ.最后，分子离子打到感光片上，形成垂直于纸面且平行狭缝S3的细线.若测得细线到狭缝S3的距离为d.导出分子离子的质量m的表达式.
图15-5-15
如图所示是做光电效应实验的装置简图.在抽成真空的玻璃管内,K为阴极(用金属铯制成,发生光电效应的逸出功为1.9 eV),A为阳极.在a、b间不接任何电源.用频率为ν(高于铯的极限频率)的单色光照射阴极K ,会发现电流表指针有偏转.这时,若在a、b间接入直流电源,a接正极,b接负极,并使a、b间电压从零开始逐渐增大,发现当电压表的示数增大到2.1 V时,电流表的示数刚好减小到零.求：
(1)a、b间未接直流电源时,通过电流表的电流方向.
(2)从阴极K发出的光电子的最大初动能Ek是多少?
(3)入射的单色光的频率是多少?
如图所示，氢原子从n＞2的某一能级跃迁到n＝2的能级，辐射出能量为2.55 eV的光子．问最少要给基态的氢原子提供多少电子伏特的能量，才能使它辐射上述能量的光子？请在图中画出获得该能量后的氢原子可能的辐射跃迁图．
现在世界上许多国家都在积极研究可控热核反应的理论和技术，以解决能源危机问题.热核反应中所用的燃料——氘，在地球上储量非常丰富，1 L海水中大约有0.3 g氘，如果用来进行热核反应，放出的能量约与燃烧300 L汽油相当.若氘核的质量为m1,氦核的质量为m2,光速为c，阿伏加德罗常数为NA，氘的摩尔质量为m0.
（1）写出两个氘核聚变成一个氦核的核反应方程;
(2)质量为M的氘参与上述聚变反应可释放出的能量为多少?
钍核
发生衰变生成镭核
并放出一个粒子.设该粒子的质量为m、电荷量为q，它进入电势差为U的带窄缝的平行平板电极S1和S2间电场时，其速度为v0，经电场加速后，沿Ox方向进入磁感应强度为B、方向垂直纸面向外的有界匀强磁场，Ox垂直平板电极S2，当粒子从P点离开磁场时，其速度方向与Ox方向的夹角θ=60°,如图所示，整个装置处于真空中.
（1）写出钍核衰变方程；
（2）求粒子在磁场中沿圆弧运动的轨道半径R；
（3）求粒子在磁场中运动所用的时间t.
如图所示,无限长金属导轨EF、PQ固定在倾角为θ=53°的光滑绝缘斜面上,轨道间距L="1" m,底部接入一阻值为R="0.4" Ω的定值电阻,上端开口.垂直斜面向上的匀强磁场的磁感应强度B="2" T.一质量为m="0.5" kg的金属棒ab与导轨接触良好,ab与导轨间动摩擦因数μ=0.2,ab连入导轨间的电阻r="0.1" Ω,电路中其余电阻不计.现用一质量为M="2.86" kg的物体通过一不可伸长的轻质细绳绕过光滑的定滑轮与ab相连.由静止释放M,不计空气阻力,当M下落高度h="2.0" m时,ab开始匀速运动(运动中ab始终垂直导轨,并接触良好).
(1)求ab棒沿斜面向上运动的最大速度.
(2)ab棒从开始运动到匀速运动的这段时间内电阻R上产生的焦耳热和流过电阻R的总电荷量是多少?