(18分)如图所示,在坐标系的第一、四象限存在一宽度为a、垂直纸面向外的有界匀强磁场,磁感应强度的大小为B;在第三象限存在与y轴正方向成θ=60°角的匀强电场。一个粒子源能释放质量为m、电荷量为+q的粒子,粒子的初速度可以忽略。粒子源在点P(,
)时发出的粒子恰好垂直磁场边界EF射出;将粒子源沿直线PO移动到Q点时,所发出的粒子恰好不能从EF射出。不计粒子的重力及粒子间相互作用力。求:
(1)匀强电场的电场强度;,
(2)PQ的长度;
(3)若仅将电场方向顺时针转动60°,粒子源仍在PQ间移动并释放粒子,试判断这些粒子第一次从哪个边界射出磁场并确定射出点的纵坐标范围。
某同学通过查找资料自己动手制作了一个电池。该同学想测量一下这个电池的电动势E和内电阻r,但是从实验室只借到一个开关、一个电阻箱(最大阻值为999.9Ω,可当标准电阻用)、一只电流表(量程="0." 6 A,内阻
="0." 1Ω)和若干导线。
①请根据测定电动势E和内电阻r的要求,设计图丁中器件的连接方式,画线把它们连接起来。
②接通开关,逐次改变电阻箱的阻值R,读出与R对应的电流表的示数I,并作记录。当电阻箱的阻值R=2.6Ω时,其对应的电流表的示数如图戊所示。处理实验数据时,首先计算出每个电流值I的倒数;再制作
坐标图,如图已所示,图中已标注出了
的几个与测量对应的坐标点。请你将与图戊实验数据对应的坐标点也标注在图己上。
③在图己上把描绘出的坐标点连成图线。
④根据图己描绘出的图线可得出这个电池的电动势E= ,内电阻r= Ω。
为了测定一节干电池的电动势和内电阻,现准备了下列器材:
①待测干电池E(电动势约1.5 V,内阻约1. 0Ω)
②电流计G(满偏电流3. 0 mA,内阻10Ω)
③电流表A(量程0~0.60 A,内阻0.10Ω)
④滑动变阻器 (0~20Ω,2 A)
⑤滑动变阻器(0~1 000Ω,1 A)
⑥定值电阻=990Ω
⑦开关和导线若干
(1)为了能尽量准确地进行测量,也为了操作方便,实验中应选用的滑动变阻器是 (填仪器代号);
(2)请用铅笔在图甲方框中画出实验电路原理图,并注明器材的字母代号;
(3)图乙为某同学根据正确的电路图作出的图线(
为电流表G的示数,
为安培表A的示数),由该图线可求出被测干电池的电动势E= V,内电阻r= Ω。
表格中所列数据是测量小灯泡关系的实验数据:
U/(V) |
0.0 |
0.2 |
0.5 |
1.0 |
1.5 |
2.0 |
2.5 |
3.0 |
I/(A) |
0.000 |
0.050 |
0.100 |
0.150 |
0.180 |
0.195 |
0.205 |
0.215 |
(1)分析上表内实验数据可知,应选用的实验电路图是图 (填“甲”或“乙”);
(2)在方格纸内画出小灯泡的曲线。分析曲线可知小灯泡的电阻随I变大而
(填“变大”、“变小”或“不变”);
(3)如图丙所示,用一个定值电阻R和两个上述小灯泡组成串并联电路,连接到内阻不计、电动势为3V的电源上.已知流过电阻R的电流是流过灯泡b电流的两倍,则流过灯泡b的电流约为 A。
(1)用螺旋测微器测量金属导线的直径,其示数如图所示,该金属导线的直径为
。
(2)用下列器材装成描绘电阻
伏安特性曲线的电路,请将实物图连线成为实验电路。
微安表
(量程
,内阻约
);
电压表
(量程
,内阻约
);
电阻
(阻值约
);
滑动变阻器
(最大阻值
,额定电流
);
电池组
(电动势
,内阻不计);
开关
及导线若干。
如图所示为某同学实验得到的小灯泡灯丝电阻的U—I关系曲线图。
(1)请画出实验电路图(根据该电路图可得到U—I关系的完整曲线),可用的器材有:电压表、电流表、滑线变阻器(变化范围0~50Ω)、电动势为6V的电源(不计内阻)、小灯泡、电键、导线若干。
(2)如果将该小灯泡分别接入甲、乙两个不同电路,如图所示,其中甲电路的电源为一节干电池,乙电路的电源为三节干电池,每节干电池的电动势为1. 5 V,内电阻为1. 5Ω,定值电阻R=18Ω,在电路甲中,小灯泡消耗的电功率为W,在电路乙中,小灯泡消耗的电功率为W。则接入(选填“甲”或“乙”)电路时,小灯泡较亮些。
(3)若将电路乙中的电阻R替换为另一个完全相同的小灯泡,其他条件不变,则此时电源内部的发热功率为W。