(13分)如图所示,一带电微粒质量为m=2.0×10-11kg、电荷量q=+1.0×10-5C(重力不计),从静止开始经电压为U1=100V的电场加速后,水平进入两平行金属板间的偏转电场中,微粒射出电场时的偏转角θ=30º,并接着进入一个方向垂直纸面向里、宽度为D=34.6cm的匀强磁场区域。已知偏转电场中金属板长L=20cm,两板间距d=17.3cm。(注意:计算中 取1.73)
求:
⑴带电微粒进入偏转电场时的速率v1;
⑵偏转电场中两金属板间的电压U2;
⑶为使带电微粒在磁场中的运动时间最长,B的取值满足怎样的条件?
(12分)如图所示,相距为d、板间电压为U的平行金属板M、N间有垂直纸面向里、磁感应强度为B0的匀强磁场;在pOy区域内有垂直纸面向外、磁感应强度大小为B的匀强磁场;pOx有平行于x轴向右、电场强度为E的匀强磁场,一正离子沿平行于金属板、垂直磁场射人两板间并做匀速直线运动,从H(0,a)点垂直y轴进入第I象限,第一次经Op上某点时的速度方向指向y轴负方向进入pOx电场区,最后经过x轴离开第I象限,求:
(1)离子在金属板M、N间的运动速度;
(2)离子的荷质比;
(3)离子经过x轴的位置距离原点O多远.
(8分)如图所示的电路中,电源由6个电动势E0="1.5" V、内电阻r0="0.1" Ω的电池串联而成;定值电阻R1="4.4" Ω,R2="6" Ω,R2允许消耗的最大电功率为Pm="3.375" W,变阻器开始接入电路中的电阻R3="12" Ω,求:
(1)开始时通过电池的电流多大?电源的输出功率多大?
(2)要使R2实际消耗的功率不超过允许的最大值,可变电阻R3的取值范围是什么?
(8分)如图所示,分别在A、B两点放置点电荷和,在AB的垂直平分线上有一点C,且。(静电力常量k=)试求:
(1)C点的电场强度的大小和方向。
(2)如果有一电子静止在C点,它所受的库仑力的大小和方向。
(10分)老师要求同学们测出一待测电源的电动势及内阻.所给的实验器材有:待测电源E,定值电阻R1(阻值未知),电压表V(量程为3.0V,内阻很大,可视为理想表),电阻箱R(0~99.99),单刀单掷开关S1,单刀双掷开关S2,导线若干.
(1)同学小红按照右图连接电路,然后进行了如下操作:
①将S2接到,拨动电阻箱旋钮,使各旋钮盘的刻度处于如下图甲所示的位置,闭合S1,记录下对应的电压表示数为2.20V,然后断开S1;
②保持电阻箱示数不变,将S2切换到,闭合S1,记录此时电压表的读数(电压表的示数如下图乙所示),然后断开S1.
请你解答下列问题:
图甲所示电阻箱的读数为 Ω,图乙所示的电压表读数为 V.
由此可算出定值电阻R1的阻值为 Ω(R1的计算结果保留两位小数).
(2)在完成上述操作后,小红继续以下的操作:
将S2切换到,闭合S1,多次调节电阻箱,读出多组电阻箱的示数R和对应的电压表示数U,由测得的数据,绘出了如图丙所示的—图线.
由此可求得电源电动势E和电源内阻r,其中E = V,内阻r = Ω(计算结果均保留两位小数).
(11分)在实验室,小叶同学想测出某种材料的电阻率。
(1)(4分)由于不知是何种材料,也不知其大约阻值,于是,他用多用电表先粗测该材料一段样品的电阻,经正确操作后,用“×100W”档时发现指针偏转情况如图所示,则他应该换用 档(填“×10W”或“×1k”)重新测量。换档后,在测量前先要 。
(2)(4分)要测出(1)中所给材料样品的电阻率,必须精确测出该段样品的阻值。除了导线和开关外,实验室还备有以下器材可供选用:
电压表V1,量程6V,内阻RV1等于20kΩ
电压表V2,量程10V,内阻RV2约30kΩ
滑动变阻器R1,0~20Ω,额定电流2A
滑动变阻器R2,0~2000Ω,额定电流1mA
电源E(电动势为12 V,内阻r约2Ω)
请选择合适的器材,设计出便于精确测量的电路图画在方框中。其中滑动变阻器应选
(3)(3分)若选用其中一组电表的数据,设该段圆柱形材料的长为L,直径为d,由以上实验得出这种材料电阻率的表达式为 ,式中符号的含义为 。