在平面直角坐标系xOy中,第I象限存在沿y轴负方向的匀强电场,第IV象限存在垂直于坐标平面向外的匀强磁场,磁感应强度为B。现有一质量为m、电荷量为q的带正电的粒子,从y轴正半轴上的M点以速度v0沿垂直于y轴射入电场,经x轴上的N点与x轴正方向成θ=60°射入磁场,最后从y轴负半轴上的P点(图中未画出)垂直于y轴射出磁场。如图所示,不计粒子重力,求:
(1)M、N两点间的电势差UMN;
(2)粒子在磁场中运动的时间;
(3)匀强电场场强的大小。
如图甲所示,为质谱仪的原理图。质量为m的带正电粒子从静止开始经过电势差为U的电场加速后,从G点垂直于MN进入偏转磁场。该偏转磁场是一个以直线MN为上边界,方向垂直于纸面向外的匀强磁场,磁场的磁感应强度为B,带电粒子经偏转磁场后,最终到达照相底片上的H点。测得G、H间的距离为d,粒子受到的重力忽略不计。求:
(1)粒子的电荷量;
(2)若偏转磁场半径为r=的圆形磁场,且与M、N相切于G点,如图乙所示,粒子进入磁场的速度不变,要使粒子仍能打到H点,那么,圆形区域内匀强磁场的磁感应强度应为多大?
如图所示,天平可用来测定磁感应强度。在天平的右臂下面挂一个轻质的矩形线圈,宽为L,共n匝。线圈的下部悬在匀强磁场中,磁场方向垂直于纸面。当线圈中通有方向如图的电流I时,在天平左、右两边加上质量各为m1、m2的砝码,天平可平衡;当电流大小不变方向反向时,右边再加上质量为m的砝码后,天平重新平衡,重力加速度为g。则:
(1)磁场的方向如何?
(2)磁感应强度B的大小为多少?
如图所示的电路中,电炉电阻R=20Ω,电动机线圈的电阻r=1Ω,电路两端电压U=10V,电流表的示数为2.5A,则:
(1)通过电动机的电流为多少?
(2)通电1min,电动机做的有用功为多少?
有一个小灯泡上标有“4V,2W”的字样。现在要用伏安法描绘这个小灯泡的伏安特性曲线。现有下列器材供选用:
A.电压表V(0~5V,内阻约10kΩ);
B.电流表A(0~0.6A,内阻约0.4Ω);
C.滑动变阻器R(0~10Ω,2A);
D.学生电源(直流6V)、开关及导线。
则:
(1)为使实验误差尽量减小,要求从零开始多取几组数据;请在下面的方框中画出实验电路图(其中,部分电路已画出)___________________________。
(2)某同学通过实验得到的数据画出了该小灯泡的伏安特性曲线,如上图所示,P为上图中图线上的一点,PN为图线上P点的切线、PQ为U轴的垂线,PM为I轴的垂线,下列说法中正确的是_________
A.随着所加电压的增大,小灯泡的电阻减小
B.随着所加电压的增大,小灯泡的电阻增大
C.对应P点,小灯泡的实际功率约为1.08W
D.对应P点,小灯泡的电阻约为0.1875Ω
用多用电表粗略测量某圆柱体的阻值。如图,当选择开关置于欧姆挡“×1”的位置时,多用电表指针示数如图所示,则被测圆柱体电阻的阻值约为_________Ω。为进一步测其电阻,实验室备有以实验下器材:
A.电压表(0~3V,内阻4kΩ);
B.电压表(0~15V,内阻15kΩ)
C.电流表(0~3A,内阻0.0125Ω);
D.电流表(0~0.6A,内阻0.125Ω)
E.滑动变阻器(0~20Ω,允许最大电流为2A);
F. 开关、导线若干;
G. 电池组(3V,内阻1.0Ω)。
(1)电流表和电压表分别应选_________、_______(选填器材前的字母)。
(2)测该圆柱体的电阻时,电流表在测量电路中应采用_________(选填“外”或“内”)接法,真实值比测得的电阻值偏_________(选填“大”或“小”)些。
(3)若用L表示圆柱体的长度,d表示直径,测得电压为U,电流为I,请写出圆柱体电阻率的表达式_________。