在科学研究中,可以通过施加适当的电场和磁场来实现对带电粒子运动的控制。如图所示,某时刻在xOy平面内的第Ⅱ、Ⅲ象限中施加沿y轴负方向、电场强度为E的匀强电场,在第Ⅰ、Ⅳ象限中施加垂直于xOy坐标平面向里、磁感应强度为B的匀强磁场。一质量为m,电荷量为q的带正电的粒子从M点以速度v0沿垂直于y轴方向射入该匀强电场中,粒子仅在电场力作用下运动到坐标原点O且沿OP方向进入第Ⅳ象限。在粒子到达坐标原点O时撤去匀强电场(不计撤去电场对磁场及带电粒子运动的影响),粒子经过原点O进入匀强磁场中,并仅在磁场力作用下,运动一段时间从y轴上的N点射出磁场。已知OP与x轴正方向夹角α=60°,带电粒子所受重力及空气阻力均可忽略不计,求:
(1)M、O两点间的电势差U;
(2)坐标原点O与N点之间的距离d;
(3)粒子从M点运动到N点的总时间t。
两根平行光滑金属导轨MN和PQ水平放置,其间距为0.40m,磁感应强度为0.50T的匀强磁场垂直轨道平面向下,两导轨之间连接的电阻R=1.0Ω。在导轨上有一电阻为1.0Ω的金属棒ab,金属棒与导轨垂直,如图所示。在ab棒上施加水平拉力F使其以10m/s的水平速度匀速向右运动。设金属导轨足够长。求:
(1)金属棒ab两端的电压。
(2)拉力F的大小。
(3)电阻R上消耗的电功率。
如图所示A、B为一正点电荷Q在真空中所形成的电场中的两个点,已知A点与场源电荷Q的距离为r。若一质量为m带电量为+q的检验电荷从A点移动到B点过程中电场力所做的功为WAB,静电力常量为k,求:
(1)电场中A点的电场强度EA;
(2)电场中A、B两点间的电势差UAB;
(3)若检验电荷从A到B过程中只受电场力作用,求该电荷动能的改变量ΔEk。
如图所示的电路中,电源电动势为E=6V,内电阻为r=2Ω,外电路电阻为R=10Ω,闭合电键S后,求:
(1)通过电阻R的电流强度I;
(2)电阻R两端的电压U;
(3)电阻R上所消耗的电功率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该“水果电池”的电动势E和内阻r。
A.待测“水果电池”(电动势E约为4 V,内阻r约为200 Ω)
B.电流表A1(量程0.6A,内阻约1Ω)
C.电流表A2(量程20mA,内阻约50Ω)
D.电压表V1(量程4V,内阻约4kΩ)
E.电压表V2(量程15V,内阻15kΩ)
F.滑动变阻器R(0~1000 Ω)
G.开关S,导线若干
(1)为了尽量减小实验的误差,实验电流表选择_______;电压表选择________。 (填器材前面字母)
(2)为尽量减小实验误差,图中列出了两个实验电路图,应选择____。
(3)该同学根据实验数据画出U-I图线,如图14所示。由图线可得,“水果电池”的电动势E=_______V,内电阻r=________Ω。
(4)实验测得“水果电池”的电动势与真实值相比,E测______ E真 (选填“>”、“<”或“=”)。
如图所示,把一个带正电的物体放在A处,然后把挂在丝线上的带正电的小球先后挂在P1、P2、P3位置,调节丝线的长度使小球与A总在同一水平线上,α1、α2、α3表示丝线与竖直方向的夹角,其中挂在_______处(选填“P1”、“P2”或“P3”)丝线受到的拉力最大;在同一位置,将小球所带电性改变为带负电,电量不变,同时调节丝线的长度使小球与A仍在同一水平线上,则丝线与竖直方向的夹角_________(选填“大于”、“等于”或“小于”)带正电时丝线与竖直方向的夹角。