(18分)如图所示,空间存在一个半径为R0的圆形匀强磁场区域,磁场的方向垂直于纸面向里,磁感应强度的大小为B.有一个粒子源在纸面内沿各个方向以一定速率发射大量粒子,粒子的质量为m、电荷量为+q.将粒子源置于圆心,则所有粒子刚好都不离开磁场,不考虑粒子之间的相互作用.
(1)求带电粒子的速率.
(2)若粒子源可置于磁场中任意位置,且磁场的磁感应强度大小变为,求粒子在磁场中最长的运动时间t.
(3)若原磁场不变,再叠加另一个半径为R1(R1> R0)圆形匀强磁场,磁场的磁感应强度的大小为B/2,方向垂直于纸面向外,两磁场区域成同心圆,此时该离子源从圆心出发的粒子都能回到圆心,求R1的最小值和粒子运动的周期T.
(14分)如图甲所示,一物块在t=0时刻,以初速度v0=4m/s从足够长的粗糙斜面底端向上滑行,物块速度随时间变化的图象如图乙所示,t1=0.5s时刻物块到达最高点,t2=1.5s时刻物块又返回底端.求:
(1)物块上滑和下滑的加速度大小a1,a2;
(2)斜面的倾角θ及物块与斜面间的动摩擦因数μ.
(9分)某研究小组收集了两个电学元件:电阻R0(约为2kΩ)和手机中的锂电池(电动势E标称值为3.7V,允许最大放电电流为100mA)。实验室备有如下器材:
A.电压表V(量程3V,电阻RV 约为4.0kΩ)
B.电流表A1(量程100mA,电阻RA1 约为5Ω)
C.电流表A2(量程2mA,电阻RA2 约为50Ω)
D.滑动变阻器R1(0~40Ω,额定电流1A)
E.电阻箱R2(0~999.9Ω)
F.开关S一只、导线若干
(1)为了测定电阻R0的阻值,小明设计了一电路,如图甲所示为其对应的实物图,图中的电流表A应选 (选填“A1”或“A2”),请将实物连线补充完整。
(2)为测量锂电池的电动势E和内阻r,小红设计了如图乙所示的电路图。根据测量数据作出—图象,如图丙所示。若该图线的斜率为k,纵轴截距为b,则该锂电池的电动势E= ,内阻r= (用k、b和R2表示)。该实验的测量值偏小,造成此系统误差主要原因是 。
(6分)
游标卡尺的读数为 mm, 螺旋测微器的读数为 mm
如图所示,圆心在O点、半径为R的圆弧轨道abc竖直固定在水平桌面上,Oc与Oa的夹角为60°,轨道最低点a与桌面相切. 一轻绳两端系着质量为m1和m2的小球(均可视为质点),挂在圆弧轨道边缘c的两边,开始时,m1位于c点,然后从静止释放,设轻绳足够长,不计一切摩擦,则
A.在m1由c下滑到a的过程中,两球速度大小始终相等
B.m1在由c下滑到a的过程中重力的功率先增大后减少
C.若m1恰好能沿圆弧下滑到a点,则m1=2m2
D.若m1恰好能沿圆弧下滑到a点,则m1=3m2
如图所示,边长为L的正方形abcd区域内有场强大小为E的匀强电场,电场方向与正方形的一条边平行(图中未画出)。一质量为m、电荷量为+q的粒子由ad边中点,以垂直该边的速度v进入该正方形区域,若不计粒子的重力,则该粒子再次从该正方形区域射出时,具有的动能可能是