“太空粒子探测器”是安装在国际空间站上的一种粒子物理试验设备,用于探测宇宙中的奇异物质.该设备的原理可简化如下:如图所示,辐射状的加速电场区域边界为两个同心平行半圆弧面MN和M′N′,圆心为O,弧面MN与弧面M′N′间的电势差设为U,在加速电场的右边有一宽度为L的足够长的匀强磁场,磁感应强度大小为B,方向垂直纸面向里,磁场的右边界放有一足够长的荧光屏PQ.假设太空中漂浮着质量为m,电荷量为q的带正电粒子,它们能均匀地吸附到MN圆弧面上,并被加速电场从静止开始加速,不计粒子间的相互作用和其它星球对粒子引力的影响.
(1)若测得粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径为,试求出U;
(2)若取,试求出粒子从O点到达荧光屏PQ的最短时间;
(3)若测得粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径为,试求荧光屏PQ上发光的长度.
如图,轨道 CDGH 位于竖直平面内,其中圆弧段 DG 与水平段 CD 及倾斜段 GH 分别相切于 D 点和 G 点,圆弧段和倾斜段均光滑,在 H 处固定一垂直于轨道的绝缘挡板,整个轨道绝缘且处于水平向右的匀强电场中.一带电物块由 C 处静止释放,经挡板碰撞后滑回 CD 段中点 P 处时速度恰好为零.已知物块的质量 ,所带的电荷量;电场强度 ; CD 段的长度 L=0.8m,圆弧 DG 的半径 r=0.2m,GH 段与水平面的夹角为 θ,且 sinθ=0.6,cosθ=0.8; 不计物块与挡板碰撞时的动能损失,物块可视为质点,重力加速度 g 取 10m/s2.
(1)求物块与轨道 CD 段的动摩擦因数 µ;
(2)求物块第一次碰撞挡板时的动能 Ek;
(3)分析说明物块在轨道 CD 段运动的总路程能否达到 2.6m.若能,求物块在轨道 CD 段运动 2.6m路程时的动能;若不能,求物块碰撞挡板时的最小动能.
如图所示,在xOy直角坐标系中,第Ⅰ象限内分布着方向垂直纸面向里的匀强磁场,第Ⅱ象限内分布着沿y轴负方向的匀强电场.初速度为零、带电荷量为q、质量为m的粒子经过电压为U的电场加速后,从x轴上的A点垂直x轴进入磁场区域,重力不计,经磁场偏转后过y轴上的P点且垂直于y轴进入电场区域,在电场中偏转并击中x轴上的C点.已知OA=OC=d.则磁感应强度B和电场强度E的大小分别是多少?
如图所示,一平行板电容器的两个极板竖直放置,在两极板间有一带电小球,小球用一绝缘轻线悬挂于O点.现给电容器缓慢充电,使两极板所带电荷量分别为+Q和-Q,此时悬线与竖直方向的夹角为 .再给电容器缓慢充电,直到悬线和竖直方向的夹角增大到 ,且小球与两极板不接触.求第二次充电使电容器正极板增加的电荷量.
如图所示,一束电子(电荷量为e)以速度v垂直射入磁感应强度为B、宽度为d的匀强磁场中,穿透磁场时速度方向与原来入射方向的夹角为θ=30°,求:
(1)确定圆心位置,做出运动轨迹,运动半径多大?
(2)电子的质量多大?
(3)穿透磁场的时间是多少?
如图甲是某电器元件的伏安特性曲线,有实验小组想用伏安法验证该伏安特性曲线,已有符合实验要求的电压表V(内阻约为10k);滑动变阻器R;直流电源E(电动势6V,内阻不计);开关S和导线若干,另有电流表A1(量程0~50mA,内阻约为50)、电流表A2(量程0~300mA,内阻约为10)可供选择.
(1)从图像可判断该元件的电阻随温度的增大而____.
(2)电流表应选用___(填A1或A2).
(3)图乙实物图中,已正确连接部分电路,请完成余下电路的连接______.
(4)请完成主要实验的步骤:
A、连接好实验电路,把变阻器的滑动片调到____(填A或B端);
B、闭合开关,___________,使通过元件的电流从小到大变化,读出数据.