宇宙飞船进行长距离星际运行时,不能再用化学燃料,可采用一种新型发动机——离子发动机,小型高效的离子发动机所用燃料不到化学燃料发动机的1/10,它可以使太空中的航天器获得动力,进而调整航天器的飞行姿态或飞行轨道。在离子发动机中,由电极发射的电子射入稀有气体(如氙气),使其离子化,然后从静止开始经电场加速后,从飞船尾部高速连续喷出,利用反冲使飞船本身得到加速。已知氙离子质量为m,电荷为e,加速电压为U ;从飞船尾部高速连续喷出氙离子质量远小于飞船的质量,求:
(1)飞船向后喷出的氙离子的速度大小;
(2)为了使飞船得到的反冲推力大小为F ,
①每秒需要向后喷射出氙的质量;
②飞船向后喷出氙离子的功率。
如图所示,一束初速度为零的带电量为e、质量为m的电子流经电压U1的加速电场加速后,沿垂直于偏转电场的场强方向进入偏转电场,最后飞出偏转电场。已知偏转电场两平行板间的电势差为U2,极板长为L,两板间的距离为d,忽略电子重力。求:
(1)电子在偏转电场中的运动时间;
(2)电子离开偏转电场时相对于入射方向的侧移距离;
(3)电子离开偏转电场时的动能。
如图所示,R为电阻箱,V为理想电压表.当电阻箱读数为R1=2 Ω时,电压表读数为U1=4 V;当电阻箱读数为R2=5 Ω时,电压表读数为U2=5 V.求:电源的电动势E和内阻r。
用下图所示的电路,测定一节干电池的电动势和内阻。电池的内阻较小,为了防止在调节滑动变阻器时造成短路,电路中用一个定值电阻R0起保护作用。除电池、开关和导线外,可供使用的实验器材还有:
电流表(量程0.6A、3A);
电压表(量程3V、15V)
定值电阻(阻值1、额定功率5W)
定值电阻(阻值10,额定功率10W)
滑动变阻器(阻值范围0--10、额定电流2A)
滑动变阻器(阻值范围0--100、额定电流1A)
(1)要正确完成实验,电压表的量程应选择______V,电流表的量程应选择_______A;R0应选择_______ 的定值电阻,R应选择阻值范围是__________ 的滑动变阻器。
(2)关于实验的误差分析下列正确的是________
A. 电流表的分压作用 B. 电压表的分流作用
C. 读数过程中存在偶然误差 D. 由电压表、电流表造成的系统误差
(3)①根据下列所得实验数据,试在坐标系中做出实验得到的U-I图象______:
U/V | 1.36 | 1.32 | 1.30 | 1.28 | 1.24 | 1.20 |
I/A | 0.22 | 0.28 | 0.34 | 0.40 | 0.46 | 0.50 |
②用绘制的U-I图象得出所测的电源的电动势为______V;电源的内电阻为_______Ω(计算结果保留三位有效数字)。
(4)该实验测量的电源电动势、内电阻与真实值从理论上来说:E测_______ E真 ;r测______ r真 (选填“大于、小于、等于”)
在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中,需测量一个“2.5V,0.3A”的小灯泡两端的电压和通过它的电流。现有如下器材:
直流电源(电动势3.0V,内阻不计)
电流表A1(量程3A,内阻约0.1Ω)
电流表A2(量程600mA,内阻约5Ω)
电压表V1(量程3V,内阻约3kΩ)
电压表V2(量程15V,内阻约15kΩ)
滑动变阻器R1(阻值0~10Ω,额定电流1A)
滑动变阻器R2(阻值0~1kΩ,额定电流300mA)
(1)在该实验中,电流表应选择____________(填“A1”或“A2”),电压表应选择__________(填“V1”或“V2”),滑动变阻器应选择____________(填“R1”或“R2”)。
(2)为了减小实验误差,应选择图中哪个实验电路进行实验________
(3)下表是学习小组在实验中测出的数据,某同学根据表格中的数据在方格纸上已画出除了第6组数据的对应点,请你在I-U图象上画出第6组数据的对应点,并作出该小灯泡的伏安特性曲线_________。
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 |
I(A) | 0 | 0.10 | 0.13 | 0.15 | 0.16 | 0.18 | 0.19 | 0.20 | 0.23 | 0.25 | 0.27 | 0.28 | 0.30 |
U(V) | 0 | 0.10 | 0.20 | 0.30 | 0.40 | 0.60 | 0.80 | 1.00 | 1.40 | 1.80 | 2.00 | 2.20 | 2.50 |
(4)根据图小灯泡的伏安特性曲线,可以判断出图中正确的是_____(图中P为小灯泡功率)
用如图所示的实验电路研究微型电动机的性能,当调节滑动变阻器R,让电动机停止转动时,电流表和电压表的示数分别为0.50 A和2.0 V;重新调节R,使电动机恢复正常运转时,电流表和电压表的示数分别为2.0 A和24 V。则这台电动机(不计温度对电阻的影响)( )
A. 正常运转时的输出功率为32W
B. 正常运转时的消耗功率为48W
C. 正常运转时的发热功率为16W
D. 正常运转时的效率为80%