(18分)如图所示,真空中有以(r,0)为圆心,半径为r的圆柱形匀强磁场区域,磁场的磁感应强度大小为B,方向垂直于纸面向里,在y=r的实线上方足够大的范围内,有方向水平向左的匀强电场,电场强度的大小为E,从O点向不同方向发射速率相同的质子,质子的运动轨迹均在纸面内,设质子在磁场中的偏转半径也为r,已知质子的电量为e,质量为m,不计重力及阻力的作用,求:
(1)质子射入磁场时的速度大小。
(2)速度方向沿x轴正方向射入磁场的质子,到达y轴所需的时间。
(3)速度方向与x轴正方向成30°角(如图所示)射入磁场的质子,到达y轴的位置坐标。
(16分)如图所示,在磁感应强度为B的水平匀强磁场中,有一足够长的绝缘细棒OO′在竖直平面内垂直于磁场方向放置,细棒与水平面夹角为α。一质量为m、带电荷量为+q的圆环A套在OO′棒上,圆环与棒间的动摩擦因数为μ,且μ<tanα,现让圆环A由静止开始下滑,试问圆环在下滑过程中:
(1)圆环A的最大加速度为多大?获得最大加速度时的速度为多大?
(2)圆环A能够达到的最大速度为多大?
(15分)如图所示,电源内阻,。当电键闭合时,电流表和电压表的示数分别为1.5A和2V。求:
(1)电源电动势;
(2)的阻值;
(3)电键断开时,干路上的电流强度。
(15分)一台小型电动机在3 V电压下工作,用此电动机提升所受重力为4 N的物体时,通过它的电流是0.2 A。在30 s内可使该物体被匀速提升3 m。若不计除电动机线圈生热之外的能量损失,求:
(1)电动机的输入功率;
(2)在提升重物的30 s内,电动机线圈所产生的热量;
(3)线圈的电阻。
要测量一电源的电动势E(小于3 V)和内阻r(约1 Ω),现有下列器材:电压表V(3V和15 V两个量程)、电阻箱(0~999.9 Ω)、定值电阻R0=3 Ω、开关和导线。某同学根据所给器材设计如图甲的实验电路。
(1)电路中定值电阻R0的作用是___________________________。
(2)请根据图甲电路,在图乙中用笔画线代替导线连接电路。
(3)该同学调节电阻箱阻值R,读出对应的电压表读数U,得到两组数据:R1=2.0 Ω 时U1=2.37 V;R2=4.0 Ω时U2=2.51 V。由这两组数可求得电源的电动势为
E= V,内阻为r= Ω。
(4)为使最终测量结果更精确,在不改变实验方法、不更换实验器材的前提下,请
你对该同学提一条建议 。
某学习小组用伏安法测量一未知电阻R的阻值,给定器材及规格为:
电流表(量程0~5 mA,内阻约为10 Ω);
电压表(量程为0~3 V,内阻约为3 kΩ);
最大阻值约为100 Ω的滑动变阻器;
电源E(电动势约3 V);
开关S、导线若干。
(1)由于不知道未知电阻的阻值范围,先采用如图甲电路试测,读得电压表示数大约为2.5 V,电流表示数大约为5 mA,则未知电阻阻值Rx大约为________Ω;
(2)经分析,该电路测量误差较大,需作改进。请直接在原图甲上改画;①在不需要的连线上画“×”表示,②补画上需要添加的连线;
(3)对改进的电路进行测量,并根据测量数据画出了如图乙所示的U-I图像,得Rx=________Ω。(保留3位有效数字)