(16分)如图所示,直径分别为D和2D的同心圆处于同一竖直面内,O为圆心,GH为大圆的水平直径.两圆之间的环形区域(I区)和小圆内部(II区)均存在垂直圆面向里的匀强磁场.间距为d的两平行金属极板间有一匀强电场,上极板开有一小孔.一质量为m,电量为+q的粒子由小孔下方d/2处静止释放,加速后粒子以竖直向上的速度v射出电场,由H点紧靠大圆内侧射入磁场.不计粒子的重力.
(1)求极板间电场强度的大小;
(2)若粒子运动轨迹与小圆P点相切,求I区磁感应强度的大小;
(3)若I区,II区磁感应强度的大小分别为2mv/qD,4mv/qD,粒子运动一段时间后再次经过H点,求这段时间粒子运动的路程.
(15分)如图所示,在直角坐标系中,x轴水平,y轴竖直,x轴上方空间只存在重力场,第III象限存在沿y轴正方向的匀强电场和垂直xy平面向里的匀强磁场,在第Ⅳ象限由沿x轴负方向的匀强电场,场强大小与第III象限存在的电场的场强大小相等.一质量为m,带电荷量大小为q的质点a,从y轴上y=h处的P1点以一定的水平速度沿x轴负方向抛出,它经过x=﹣2h处的P2点进入第Ⅲ象限,恰好做匀速圆周运动,又经过y轴上方y=﹣2h的P3点进入第Ⅳ象限,试求:
(1)质点a到达P2点时速度的大小和方向;
(2)第III象限中匀强电场的电场强度和匀强磁场的磁感应强度的大小;
(3)质点a进入第Ⅳ象限且速度减为零时的位置坐标.
(12分)水平面上有电阻不计的U形导轨NMPQ,它们之间的宽度为L,M和P之间接入电动势为E的电源(不计内阻).现垂直于导轨搁一根质量为m,电阻为R的金属棒ab,并加一个范围较大的匀强磁场,磁感应强度大小为B,方向与水平面夹角为θ且指向右斜上方,如图所示,求:
(1)当ab棒静止时,受到的支持力和摩擦力各为多少;
(2)已知ab棒与导轨间动摩擦因素且最大静摩擦力等于滑动摩擦力。若B的大小和方向均能改变,则要使ab棒刚好发生滑动时,B的大小至少为多大且此时B的方向如何.
(12分)如图所示,电源的电动势E=110V,电阻R1=21Ω,电动机绕组的电阻R0=0.5Ω,电键S1始终闭合.当电键S2断开时,电阻R1的电功率是525W,当电键S2闭合时,电阻R1的电功率是336W,求
(1)电源的内电阻;
(2)当电键S2闭合时流过电源的电流和电动机的输出的功率.
(12分)如图所示电路中,己知电源电动势E=12V内电阻r=1.0Ω,电阻R1=9.0Ω、R2=15Ω、R3=30Ω.(不计电流表的内阻)求:
(1)电流表A示数;
(2)电阻R3消耗的电功率.
(13分)小明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Ig=0.6A,内阻rg=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1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2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3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2实验数据对应的坐标点也标注在图3上;
(3)在图3上把描绘出的坐标点连成图线;
(4)根据图3描绘出的图线可得出这个电池的电动势E= ______V,内电阻r=_______Ω.