(18分)如图所示,空间分布着有理想边界的匀强电场和匀强磁场。左侧匀强电场的场强大小为E、方向水平向右,电场宽度为L;中间区域匀强磁场的磁感应强度大小为B,方向垂直纸面向外。一个质量为m、电量为q、不计重力的带正电的粒子从电场的左边缘的O点由静止开始运动,穿过中间磁场区域进入右侧磁场区域后,又回到O点,然后重复上述运动过程.求:
(1)中间磁场区域的宽度d;
(2)带电粒子从O点开始运动到第一次回到O点所用时间t。
(18分)如图所示,回旋加速器D形盒的半径为R,用来加速质量为m、电荷量为q的质子,使质子由静止加速到能量为Ek,由A孔射出,求:
(1)加速器中匀强磁场B的方向和大小;
(2)加速器中交变电场的周期;
(3)设两D形盒间的加速电压为U,质子每次经电场加速后能量增加,加速到上述能量所需时间(不计在电场中的加速时间)。
(16分)如图所示的电路中,所用电源的电动势E=4V,内阻r=1.0Ω,电阻R1可调。现将R1调到3Ω后固定.已知R2=6Ω,R3=3Ω。
(1)开关S断开和接通时,通过R1的电流分别为多大?
(2)为了使A、B之间电路的电功率在开关S接通时能达到最大值,应将R1的阻值调到多大?这时A、B间消耗的最大电功率为多少?
(12分)实际电流表有内阻,可等效为理想电流表与电阻的串联。测量实际电流表G1内阻r1的电路如图所示。供选择的仪器如下:
①待测电流表G1 (0~5mA,内阻约300Ω);②电流表G2 (0~10mA,内阻约100Ω);③定值电阻R1 (300Ω);④定值电阻R2 (10Ω);⑤滑动变阻器R3 (Ω);⑥滑动变阻器R4 (0~20Ω);⑦干电池(1.5V);⑧开关S及导线若干。
(1)定值电阻应选 ,滑动变阻器应选 。(在空格内填写序号)
(2)用连线连接实物图。
(3)补全实验步骤:
①按电路图连接电路, ;
②闭合开关S,移动滑动触头至某一位置,记录G1,G2的读数I1,I2;
③ ;
④以I2为纵坐标,I1为横坐标,作出相应图线,如图所示。
(4)根据I2-I1图线的斜率k及定值电阻,写出待测电流表内阻的表达式 。
(10分)在“测定电源的电动势和内阻”的实验中,采用如图的电路进行实验。
(1)为避免烧坏电表,闭合开关前,滑动变阻器的滑片应置于________端(选填“左”或“右”);
(2)如图是根据实验数据作出的U-I图象,由图可知,电源的电动势E=________ V,内阻r=_______ Ω;
(3)若不计测量中的偶然误差,用这种方法测量得出的电动势和内阻的值与真实值相比较,电动势E______(选填“偏大”、“相等”或“偏小”),内阻r______(选填“偏大”、“相等”或“偏小”)。
(6分)读出下图中游标卡尺和螺旋测微器的读数,游标卡尺的读数为_________mm;螺旋测微器的读数为_________mm。