(12分)如图所示,在平面直角坐标系xOy内,第Ⅰ象限的等腰直角三角形MNP区域内存在垂直于坐标平面向外的匀强磁场,y<0的区域内存在着沿y轴正方向的匀强电场.一质量为m、电荷量为q的带正电粒子从电场中Q(-2h,-h)点以速度v0水平向右射出,经坐标原点O处射入第Ⅰ象限,最后以垂直于PN的方向射出磁场.已知MN平行于x轴,N点的坐标为(2h,2h),不计粒子的重力,求:
(1 ) 电场强度E的大小;
(2)带电粒子从O点射出电场时与水平方向夹角的正切值
(3 ) 磁感应强度B的大小.
(12分)如图所示,平行且足够长的两条光滑金属导轨,相距L=0.5m,与水平面夹角为θ=30°,导轨电阻不计,整个导轨处在垂直导轨平面向上的匀强磁场中,磁感应强度B=0.4T,垂直导轨放置两金属棒ab和cd,电阻均为R=0.1Ω,ab棒质量为m=0.1 kg,两金属棒与金属导轨接触良好且可沿导轨自由滑动.现ab棒在恒定外力F作用下,以恒定速度v=3 m/s沿着平行导轨向上滑动,cd棒则保持静止,试求: (取g=10m/s2)
(1)金属棒ab产生的感应电动势大小及线圈中的感应电流大小;
(2)拉力F的大小;
(3)cd棒消耗的功率。
竖直放置的两块足够长的平行金属板间有匀强电场。其电场强度为E,在该匀强电场中,用轻质绝缘丝线悬挂质量为m的带电小球,丝线跟竖直方向成θ角时小球恰好平衡,此时小球离右板距离为b,如图所示,问:
(1)小球所带电荷的电性如何?电荷量多少?
(2)若剪断丝线,小球碰到金属板需多长时间?
(每空2分,共10分)如图所示,图线AB是某电源的路端电压随电流变化的关系图线. OM是某固定电阻R1的电流随两端电压变化的图线,点C为两图线的交点,由图象可知:电源电动势E= V,电源的内阻r= Ω,R1的阻值为. Ω,若将R1接到电源两端,则在R1上消耗的功率为 W。若在电源两端接入另一电阻R2,使得电源输出功率最大,则最大输出功率为 W。
(8分)某同学进行测量电阻R的阻值的实验.他先用多用电表进行粗测,电表示数如图所示.然后用伏安法进行较精确的测量,现已选定滑动变阻器(阻值0~200 Ω),开关一只,导线若干,另有如下备选器材:
A.电源(电动势E=16 V,内阻r=2 Ω)
B.电压表(量程0~15 V,内阻约50 kΩ)
C.电压表(量程0~3 V,内阻约10 kΩ)
D.电流表(量程0~500 μA,内阻约500 Ω)
E.电流表(量程0~1 mA,内阻约250 Ω)
请回答如下问题:
①多用电表的读数____________;(3分)
②用伏安法测量应再选用的器材为___________;
(请填写器材前的符号)(3分)
③请在下边的虚线框中画出实验电路原理图.(2分)
如图所示,一个边长为l、总电阻为R的单匝等边三角形金属线框, 在外力的作用下以速度v匀速穿过宽度均为l的两个有界匀强磁场,磁场的磁感应强度大小均为B,方向相反.线框运动方向始终与底边平行且与磁场边界垂直。取顺时针方向的电流为正,从图示位置开始,线框中的感应电流i与线框沿运动方向的位移x之间的函数图象是 ( )