在竖直平面内建立一平面直角坐标系xOy,x轴沿水平方向,如图甲所示。第二象限内有一水平向右的匀强电场,电场强度为E1=0.2N/C。坐标系的第一、四象限内有一正交的匀强电场和匀强交变磁场,电场方向竖直向上,电场强度E2=0.1N/C,匀强磁场方向垂直纸面。某比荷为=102C/kg的带正电的粒子(可视为质点)以v0=4m/s竖直向上的速度从-x上的A点进入第二象限,并从+y上的C点沿水平方向进入第一象限。取粒子刚进入第一象限的时刻为0时刻,磁感应强度按图乙所示规律变化(以垂直纸面向外的磁场方向为正方向),g=10m/s2。试求:(结果可用π表示)
(1)带电粒子运动到C点的纵坐标值h及到达C点的速度大小v1;
(2)+x轴上有一点D,OD=OC,若带电粒子在通过C点后的运动过程中不再越过y轴,要使其恰能沿x轴正方向通过D点,求磁感应强度B0及其磁场的变化周期T0;
(3)要使带电粒子通过C点后的运动过程中不再越过y轴,求交变磁场磁感应强度B0和变化周期T0的乘积B0T0应满足的关系。
如图所示,水平绝缘轨道,左侧存在水平向右的有界匀强电场,电场区域宽度为L,右侧固定一轻质弹簧,电场内的轨道粗糙,与物体间的摩擦因数为μ=0.5,电场外的轨道光滑,质量为m、带电量为+q的的物体A从电场左边界由静止释放后加速运动,离开电场后与质量为2m的物体B碰撞并粘在一起运动,碰撞时间极短开始B靠在处于原长的轻弹簧左端但不拴接,(A、B均可视为质点),已知匀强电场场强大小为.求:
(1)弹簧的最大弹性势能;
(2)整个过程A在电场中运动的总路程.
如图甲所示,螺线管线圈的匝数n=1000匝,横截面积S=40cm2,螺线管线圈的电阻r=2.0Ω,R=3.0Ω,R=5.0Ω.穿过螺线管的磁场的磁感应强度B按图乙所示规律变化,求:
(1)线圈产生的感应电动势大小;
(2)R1消耗的电功率。
在“测定金属丝的电阻率”的实验中,某同学进行了如下测量:
(1)用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属丝的有效长度,测量结果如图甲所示,金属丝的另一端与刻度尺的零刻线对齐,则接入电路的金属丝长度为______cm.用螺旋测微器测量金属丝的直径,测量结果如图乙所示,则金属丝的直径为______mm。
(2)在接下来实验中发现电流表量程太小,需要通过测量电流表的满偏电流和内阻来扩大电流表量程。他设计了一个用标准电流表G1(量程为0~30μA)来校对待测电流表G2的满偏电流和测定G2内阻的电路,如图所示。已知G1的量程略大于G2的量程,图中R1为滑动变阻器,R2为电阻箱。该同学顺利完成了这个实验。
①实验步骤如下:
A.分别将R1和R2的阻值调至最大。
B.合上开关S1。
C.调节R1使G2的指针偏转到满刻度,此时G1的示数I1如图甲所示,则I1=______μA。
D.合上开关S2。
E.反复调节R1和R2的阻值,使G2的指针偏转到满刻度的一半,G1的示数仍为I1,此时电阻箱R2的示数r如图乙所示,则r=______Ω。
②若要将G2的量程扩大为I,并结合前述实验过程中测量的结果,写出需在G2上并联的分流电阻RS的表达式,RS=______。(用I、I1、r表示)
霍尔元件是一种基于霍尔效应的磁传感器,用它可以检测磁场及其变化,图甲为使用霍尔元件测量通电直导线产生磁场的装置示意图,由于磁芯的作用,霍尔元件所处区域磁场可看做匀强磁场,测量原理如乙图所示,直导线通有垂直纸面向里的电流,霍尔元件前、后、左、右表面有四个接线柱,通过四个接线柱可以把霍尔元件接入电路,所用器材已在图中给出并已经连接好电路。
(1)制造霍尔元件的半导体参与导电的自由电荷带负电,电流从乙图中霍尔元件右侧流入,左侧流出,霍尔元件______(填“前表面”或“后表面”)电势高;
(2)已知霍尔元件单位体积内自由电荷数为n,每个自由电荷的电荷量为e,霍尔元件的厚度为h。为测量霍尔元件所处区域的磁感应强度B,根据乙图中所给的器材和电路,还必须测量的物理量有______(写出具体的物理量名称及其符号),计算式B=______。
如图所示,纸面为竖直面,MN为竖直线段,MN之间的距离为h,空间存在平行于纸面的足够宽广的匀强电场,其大小和方向未知,图中未画出,一带正电的小球从M点在纸面内以v0=的速度水平向左开始运动,以后恰好以大小v=v0的速度通过N点。已知重力加速度g,不计空气阻力。则下列正确的是( )
A.小球从M到N的过程经历的时间t= B.从M到N的运动过程中速度大小一直增大
C.从M点到N点的过程中小球的机械能先减小后增大 D.可以求出电场强度的大小