为研究一均匀带电球体A周围静电场的性质,小华同学在干燥的环境中先将A放在一绝缘支架上(如图甲所示),再将另一小球B用绝缘细线悬挂在玻璃棒上,调节玻璃棒的高度,使两个球的球心在同一水平线上。当B球稳定于P点时,细线与竖直方向的夹角为θ。已知小球B的质量为m,所带电荷量为-q,且q远小于球A所带的电荷量,球A与球B之间的距离远大于两球的半径。
(1)根据上述信息
求:①A球激发的电场在P点的方向
②A球激发的电场在P点的场强大小E0
(2)现缓慢移动铁架台,并调节玻璃棒的高度,使小球B从P点沿水平方向逐步移动到Q点,用刻度尺测出P点正右方不同位置到P点的距离x,并采取上述方法确定出该位置对应的电场强度E,然后作出E-x图象,如图乙所示,x轴上每小格代表的距离均为x0,且为已知量。
①根据图象估算P、Q两点间电势差UPQ的大小;
②根据图像定性说明A球正右方单位长度的电势差随x的变化情况。
如图所示, 和是真空中一对水平放置的平行金属板,板间距离为,板长为,两极板间电压为,板间电场可视为匀强电场。现有一电荷量为、质量为的带电粒子,以水平初速度射入两板间。已知该粒子能从两板间射出,不计粒子重力。求:
(1)带电粒子通过电场所用的时间
(2)带电粒子在电场中运动时的加速度
(3)带电粒子从射入到射出金属板的过程中动能的变化量ΔEk
如图所示,两平行金属板间距为,电势差为,板间电场可视为匀强电场,金属板下方分布有理想边界的匀强磁场,磁感应强度为。一个带电量为、质量为的粒子,由静止开始,经电场加速后垂直于磁场边界进入磁场。忽略重力的影响。
()求粒子从加速电场射出时的速度大小v
()画出粒子在磁场中运动的轨迹
()粒子在磁场中运动的时间t
如图所示,电阻不计的平行光滑金属导轨MN和EF固定放置在水平面上。ME间接有阻值R=4Ω的电阻,导轨间距L=1m,导轨间有竖直向下的匀强磁场,磁感应强度。电阻不计的轻质导体棒CD垂直于导轨放置,与导轨接触良好。用平行于MN的水平外力向右拉动CD,使其以速度v=4m/s匀速运动。求:
(1)导体棒CD运动过程中产生的感应电动势大小
(2)导体棒CD所受安培力的大小及方向
(3)外力做功的功率
如图所示电路,电源电动势E=1.5V,电源内阻r=0.2 Ω,电阻 R=2.8Ω,求:
(1)电路中的电流I
(2)路端电压U
(3)电源内阻消耗的电功率P
某同学将铜片和锌片插入水果中制成一个“水果电池”,该同学利用下列所给器材测量水果电池的电动势E和内阻r。
A.电流表G1(量程0~2mA,内阻为15Ω)
B.电流表G2(量程0~20mA,内阻约为2Ω)
C.滑动变阻器R1(0~1000Ω)
D.滑动变阻器R2(0~20Ω)
E.待测水果电池(电动势E约为4V,内阻r约为500Ω)
F.开关S,导线若干
(1)实验中需将电流表G1改装成量程为0~4V的电压表,需串联一个阻值为_______Ω的电阻。
(2)该同学用电流表G2和改装后的电压表测量水果电池的电动势和内阻,他按照设计的电路图完成了部分实物连接,请你在图甲中添加一根导线,将实物连接成实验用的电路_____________。
(3)该同学检查电路无误后接通开关,逐次调节滑动变阻器,读取电流表示数I和对应的电压表的示数U,记录了6组数据,并在图中标注出了几个与测量数据对应的坐标点,如图乙所示。请在图乙中描绘出U-I图线b_____________。
(4) 根据图乙描绘出的U-I图线可得出水果电池的电动势E=_______V,内电阻r=_______Ω
(5)所给实验器材中有两个滑动变阻器,请问选用哪一个实验效果更好_______?说明理由________。