(14分)飞行时间质谱仪可对气体分子进行分析。如图所示,在真空状态下,脉冲阀P喷出微量气体,经激光照射产生电荷量为q、质量为m的正离子,自a板小孔进入a、b间的加速电场,从b板小孔射出,沿中线方向进入M、N板间的偏转控制区,到达探测器。已知a、b板间距为d,极板M、N的长度和间距均为L。不计离子重力及进入a板时的初速度。
(1)当a、b间的电压为U1,在M、N间加上适当的电压U2,使离子到达探测器。求离
子到达探测器的全部飞行时间。
(2)为保证离子不打在极板上,试求U2与U1的关系。
(10分)如图是有两个量程的电流表,当使用a、b两个端点时,量程为3A,当使用a、c两个端点时,量程为0.6A。已知表头的内阻Rg为200Ω,满偏电流Ig为2mA,求电阻R1、R2的值。
(8分)如图所示,在匀强电场中,有A、B两点,它们间距为2cm ,两点的连线与场强方向成60°角。将一个电量为−2×10−5C的电荷由A移到B,其电势能增加了0.1J。则:
(1)在此过程中,电场力对该电荷做了多少功?
(2)A.B两点的电势差UAB为多少?
(3)匀强电场的场强为多大?
欲用伏安法测定一段阻值约为5Ω左右的金属导线的电阻,要求测量结果尽量准确,现备有以下器材:
A.电池组(3V,内阻1Ω) B.电流表(0~3A,内阻约为0.0125Ω)
C.电流表(0~0.6A,内阻约为0.125Ω) D.电压表(0~3V,内阻约为3 kΩ)
E.电压表(0~15V,内阻约为15 kΩ) F.滑动变阻器(0~20Ω,额定电流1 A)
G.滑动变阻器(0~2000Ω,额定电流0.3 A) H.开关、导线
(1)上述器材中应选用的是 ;(填写各器材的字母代号)(4分)
(2)实验电路应采用电流表 接法;(填“内”或“外”) (2分)
(3)为使通过待测金属导线的电流能在0~0.5 A范围内改变,请按要求画出测量待测金属导线的电阻Rx的原理电路图,然后根据你设计的原理电路将下图中给定的器材连成实验电路。
有一匀强电场,其场强为E,方向水平向右,把一个半径为r的光 滑绝缘环,竖直放置于场中,环面平行于电场线,环的顶点A穿有一个质量为m,电量为q(q>0)的空心小球,如图所示,当小球由静止开始从A点下滑1/4圆周到B点时,小球对环的压力大小为( )
A.2mg B.qE C.2mg+qE D.2mg+3qE
第Ⅱ卷
如图所示,把四个相同的灯泡接成甲、乙两种电路后,灯泡都正常发光,且两个电路的总功率相等,则这两个电路中的U甲,U乙,R甲,R乙之间的关系,正确的是( )
A.U甲>U乙
B.U甲=4U乙
C.R甲=4R乙
D.R甲=2R乙