图甲为洛伦兹力演示仪的实物照片,图乙为其工作原理图。励磁线圈为两个圆形线圈,线圈通上励磁电流I(可由电流表示数读出)后,在两线圈间可得到垂直线圈平面的匀强磁场,其磁感应强度的大小和I成正比,比例系数用k表示,I的大小可通过“励磁电流调节旋钮”调节;电子从被加热的灯丝逸出(初速不计),经加速电压U(可由电压表示数读出)加速形成高速电子束,U的大小可通过“加速电压调节旋钮”调节。玻璃泡内充有稀薄气体,在电子束通过时能够显示电子的径迹。请讨论以下问题:
(1)调整灯丝位置使电子束垂直进入磁场,电子的径迹为圆周。若垂直线圈平面向里看电子的绕行方向为顺时针,那么匀强磁场的方向是怎样的?
(2)用游标瞄准圆形电子束的圆心,读取并记录电子束轨道的直径D、励磁电流I、加速电压U。请用题目中的各量写出计算电子比荷的计算式。
(3)某次实验看到了图丙①所示的电子径迹,经过调节“励磁电流调节旋钮”又看到了图丙②所示的电子径迹,游标测量显示二者直径之比为2:1;只调节“加速电压调节旋钮”也能达到同样的效果。
a.通过计算分别说明两种调节方法是如何操作的;
b.求通过调节“励磁电流调节旋钮”改变径迹的情况中,电子沿①、②轨道运动一周所用时间之比。
在光滑水平面上存在某匀强矩形磁场区域,该磁场的方向竖直向下,磁感应强度为B,宽度为l,俯视图如图所示。一边长也为l的正方形导线框,电阻为R,在水平向右的恒力作用下刚好以速度v0匀速穿过磁场区域,求:
(1)恒力的大小F;
(2)导线框穿越磁场过程中产生的热量Q。
如图装置可用来研究电荷间的相互作用,带电球A静止于绝缘支架上。质量为m,电荷量为q的带电小球B用长为L的绝缘轻绳悬挂,小球处于静止状态时绳与竖直方向的夹角为θ(此时小球B受的电场力水平向右,小球体积很小,重力加速度用g表示)。求:
(1)小球B所受电场力的大小F;
(2)带电球A在小球B所在处产生的电场强度的大小E;
(3)由于漏电,A的电荷量逐渐减小至零,与此同时小球B缓慢回到最低点,求此过程中
电场力对B做的功W(不计其他能量损失)。
如图所示,光滑固定斜面AB长L= 2m,倾角θ =37°,BC段为与斜面平滑连接的水平地面。一个质量m = 1kg的小物块从斜面顶端A由静止开始滑下。小物块与地面间的动摩擦因数为μ = 0.4。不计空气阻力,小物块可视为质点,g = 10m/s2,sin37°= 0.6,cos37° = 0.8。求:
(1)小物块在斜面上运动时的加速度大小a;
(2)小物块在水平地面上滑行的最远距离x。
在“探究决定导体电阻的因素”的实验中,需要测量导体(如合金丝)的长度、横截面积和电阻,进而用控制变量的方法进行实验探究。
(1)将合金丝紧密地并排绕制成一个线圈,用刻度尺测出它的宽度,如图甲所示线圈的宽度是______________cm,用宽度除以圈数,就是合金丝的直径;把合金丝拉直,用刻度尺量出它的长度。
(2)采用图乙所示的电路图进行电阻的测量,这种测量电阻的方法由于____________(选填“电压表”或“电流表”)的测量值与真实值不同,会使得电阻阻值的测量值_____________真实值(选填“大于”、“小于”或“等于”)。
(3)图丙是测量合金丝阻值的实验器材实物图,图中已连接了部分导线,滑动变阻器的滑片P置于变阻器的一端。请根据图乙电路图补充完成图丙中实物间的连线,并使闭合开关的瞬间,电压表或电流表不至于被烧坏______。
(4)请对图乙电路从理论上进行分析:当滑动变阻器的滑片P从a端向b端滑动时,电阻Rx的电流Ix随滑动变阻器a、P之间的电阻RaP的变化而变化,下列反映Ix—RaP关系的示意图中可能正确的是__________(不计电源内阻,将电表视为理想电表,不考虑温度对电阻的影响。请将正确选项的字母填在横线上)。
对于“研究平抛运动”的实验,请完成下面两问。
(1)研究平抛运动的实验中,下列说法正确的是___________
A.应使小球每次从斜槽上同一位置由静止释放
B.斜槽轨道必须光滑
C.斜槽轨道的末端必须保持水平
(2)右图是某同学根据实验画出的平抛小球的运动轨迹,O为抛出点。在轨迹上任取两点A、B,分别测得A点的竖直坐标y1=4.90cm、B点的竖直坐标y2=44.10cm,A、B两点水平坐标间的距离Δx=40.00cm。g取9.80m/s2,则平抛小球的初速度v0为______m/s。