(22分)如图甲所示,在空间存在垂直纸面向里的场强为B的匀强磁场,其边界AB、CD相距为d,在左边界的Q点处有一个质量为m、带电量大小为q的负电粒子,沿着与左边界成30°的方向射入磁场,粒子重力不计,求:
(1)带电粒子能从AB边界飞出的最大速度;
(2)若带电粒子能垂直于CD边界飞出磁场,穿过小孔进入如图乙所示的匀强电场中减速至零且不碰到负极板,则极板间电压以及整个过程中粒子在磁场中运动的时间为多少?
(3)若带电粒子的速度为(2)中速度的倍,并可以从Q点沿纸面各个方向射入磁场,则粒子能打到CD边界的长度为多少?
如图所示,在E=1×104V/m的水平方向的匀强电场中,有一光滑的半圆形绝缘轨道与一水平绝缘轨道MN连接,半圆形轨道所在的竖直平面与电场线平行,P为QN圆弧的中点,其半径 R=20cm, 一带正电 q=1×10-4C 的小滑块质量 m=10g,与水平轨道间的动摩擦因数 μ=0.1,位于 N 点右侧 L=1.25m 处,取 g=10m/s2,求:
(1)要使小滑块恰能运动到圆轨道的最高点 Q,并在 Q 点脱离半圆轨道水平向右抛出,求滑块落到水平轨道时的落点与Q 点的距离 是多大?
(2)要使小滑块恰能运动到圆轨道的最高点 Q,则滑块应以多大的初速度 v0 向左运动?
如图所示,R1=R2=R3=R4=R,开关S闭合时,间距为d的平行板电容器C的正中间有一质量为m,带电荷量为q的小球恰好处于静止状态。不计电源内阻。(重力加速度为g)求:
(1)电源的电动势。
(2) 开关S断开时,小球向电容器一个极板运动,小球到达极板时的速度大小
(8分)如图所示,在y<0的区域内存在匀强磁场,磁场方向垂直于xy平面并指向纸里,磁感应强度为B. 一带负电的粒子(质量为m、电荷量为e)以速度v0从O点射入磁场,入射方向在xy平面内,与x轴正向的夹角为θ. (粒子所受重力不计),求:
(1)该粒子射出磁场的位置(用坐标表示);
(2)该粒子在磁场中运动的时间
如图所示,两平行光滑导轨倾斜放置θ= 37°,相距为20cm,金属棒MN的质量为20g,电阻为7Ω,匀强磁场磁感应强度B方向竖直向下,大小为1.5T,电源电动势为10V,内阻r=1Ω,当开关S闭合时,MN处于平衡。(g取10m /s2 sin37°=0.6 cos37°=0.8)求变阻器R1为多大。
图(a)为某同学组装完成的简易多用电表的电路图。图中E是电池;R1、R2、R3、R4和R5是固定电阻,R6是可变电阻;表头电流表G的量程为0∼5mA,内阻r=300Ω,。虚线方框内为换挡开关,A端和B端分别与两表笔相连。该多用电表有5个挡位,5个挡位为:直流电压5V挡和10 V挡,直流电流10 mA挡和100 mA挡,欧姆×10Ω挡。
(1)图(a)中的B端与______(填“红”或“黑”)色表笔相连接。
(2)开关S接位置___(填“1”或“2”)时是电流挡的小量程,根据题给条件可得R1=_____Ω,R2=______Ω,R4=_______Ω。
(3)某次测量时该多用电表指针位置如图(b)所示。若此时B端是与“1”相连的,则多用电表读数为________;若此时B端是与“3”相连的,则读数为________;
(4)已知图中的电源E的电动势为10V,当把开关S接到位置3,短接A. B进行欧姆调零后,此欧姆挡内阻为_______Ω
(5)当电池长期使用使得电动势变小,用该电池的多用电表测量电阻时,所测得的阻值将________(填“偏大”“偏小”或“不变”).