(15分)真空中有一半径为r的圆柱形匀强磁场区域,磁场方向垂直于纸面向里,Ox为过边界上O点的切线,如图所示,从O点在纸面内向各个方向发射速率均为v0的电子,设电子间相互作用忽略,且电子在磁场中偏转半径也为r.已知电子的电量为e,质量为m.
(1)圆柱形区域匀强磁场的磁感应强度大小为多少?
(2)速度方向与Ox方向夹角成90°的电子,在磁场中的运动时间为多少?
(3)在x轴上有一点p,距O点的距离为3r,要使从O点发射的速率均为v0的电子,从磁场边界出来后都能够汇聚到p点,请在图中虚线MN右侧添加一个匀强磁场,并说明磁感应强度大小和方向及分布情况。
(15分)如图所示的装置,左半部为速度选择器,右半部为匀强的偏转电场.一束同位素离子流从狭缝S1射入速度选择器,能够沿直线通过速度选择器并从狭缝S2射出的离子,又沿着与电场垂直的方向,立即进入场强大小为E的偏转电场,最后打在照相底片D上.已知同位素离子的电荷量为q(q>0),速度选择器内部存在着相互垂直的场强大小为E0的匀强电场和磁感应强度大小为B0的匀强磁场,照相底片D与狭缝S1、S2的连线平行且距离为L,忽略重力的影响.
(1)求从狭缝S2射出的离子速度v0的大小;
(2)若打在照相底片上的离子在偏转电场中沿速度v0方向飞行的距离为x,求出x与离子质量m之间的关系式(用E0、B0、E、q、m、L表示).
(15分)粗细均匀的直导线ab的两端悬挂在两根相同的弹簧下边,ab恰好处在水平位置(如图)。已知ab的质量m=0.5kg,ab的长度l=0.2m沿水平方向与ab垂直的匀强磁场的磁感应强度B=5T 。g取10 m/s2。
(1)导线中未通电流时,弹簧伸长了0.05m ,则弹簧的劲度系数是多少?
(2)要使两根弹簧能处于自然状态(即不被拉长,也不被压缩),ab中应沿什么方向、通过多大的电流?
(3)当由b到a方向通过2A的电流时,两根弹簧被拉长多少?
(15分)如图所示,R1=5Ω,R2=9Ω。当开关S断开时,电流表的示数为I=0.2A,当开关S闭合时,电流表的示数为=0.3A。(电流表内阻不计)求:
(1)电源的电动势和内阻.
(2)试比较S断开和闭合两种情况下,哪一种情况电源的输出功率大?
(12分)图中MN表示真空室中垂直于纸面的平板,它的一侧有匀强磁场,磁场方向垂直于纸面向里,磁感应强度大小为B.一带电粒子从平板上的狭缝O处以垂直于平板的初速v射入磁场区域,最后到达平板上的P点。已知B、v以及P到O的距离l ,不计重力,求此粒子的电荷e与质量m之比.
(12分)在练习使用多用表的实验中
(1)某同学连接的电路如图所示
①若旋转选择开关,使尖端对准直流电流挡,此时测得的是通过________的电流;(填R1或R2)
②若断开电路中的电键,旋转选择开关使其尖端对准欧姆挡,此时测得的是________的电阻;(填R1、R2、R1和R2串联或R1和R2并联)
③若旋转选择开关,使尖端对准直流电压挡,闭合电键,并将滑动变阻器的滑片移至最左端,此时测得的是________两端的电压。(填R1或R2)
(2)(单选)在使用多用表的欧姆挡测量电阻时,若( )
(A)双手捏住两表笔金属杆,测量值将偏大
(B)测量时发现指针偏离中央刻度过大,则必需减小倍率,重新调零后再进行测量
(C)选择“´10”倍率测量时发现指针位于20与30正中间,则测量值小于25W
(D)欧姆表内的电池使用时间太长,虽然完成调零,但测量值将略偏大