(14分)如图所示为质谱仪的原理图,A为粒子加速器,电压为U1;B为速度选择器,磁场与电场正交,磁感应强度为B1,板间距离为d;C为偏转分离器,磁感应强度为B2。今有一质量为m、电量为q的初速为零的正离子经加速后,恰好通过速度选择器,进入分离器后做半径为R的匀速圆周运动,求:
(1)粒子进入速度选择器的速度v;
(2)速度选择器的电压U2 ;
(3)粒子在B2磁场中做匀速圆周运动的半径R。
(12分)一带电量q=6.4×10-19C、质量m=1.6×10-25㎏的初速度为零的粒子,经电压U=200V的加速电场加速后,沿垂直于电场线方向进入E=1.0×103V/m均匀偏转电场。已知粒子在穿越偏转电场过程中沿场强方向的位移为5㎝,不计粒子所受重力,求:
(1)偏转电场平行板的板长;(2)粒子穿越偏转电场过程中偏角的正切。
(12分)如图所示,在与水平方向成60°的光滑金属导轨间连一电源,在相距1m的平行导轨上放一重力为3N的金属棒ab,棒上通以3A的电流,磁场方向竖直向上,这时棒恰好静止。求:(1)匀强磁场的磁感应强度B;(2)ab棒对导轨的压力。
(12分)如下图所示为某同学测绘额定电压为2.5 V的小电珠的I-U图线的实验电路图。
(1)要求测量误差尽可能小的情况下,测量电路应选择电流表的 法(填内接或外接),测量电路应选择滑动变阻器的 式(填限流或分压)。
(2)在下图右边空白处画出电路图并连接实物图。(8分)
带电量为q的粒子,自静止起经电压U加速进入磁感应强度为B的匀强磁场中做半径为r的圆周运动,如不计粒子的重力,该粒子的速率为 ,粒子运动的周期为 。
把电荷量q=1.0×10-5C的电荷从A点移到B点,电场力做功W=2.0×10-2J,则AB两点的电势差UAB= ,若规定A点为零电势,则电荷在B点的电势能EPB为 ;B点的电势= 。