1、简答题 如图甲所示,在y轴右侧(包括y轴)存在如图乙所示变化的均匀磁场,其变化周期为T0,规定垂直xOy平面向里的磁场方向为正.在y轴左侧有竖直放置的平行金属板M、N,两板间的电势差为U,一质量为m、电荷量为q的带正电粒子,从M板的中点无初速释放,通过N板小孔后从坐标原点沿x轴正方向射入磁场(粒子重力和空气阻力均不计).
(1)求粒子在磁场中运动的轨道半径r.
(2)若T0=
,粒子在t=0时刻从O点射入磁场中,求t=T0时粒子的位置坐标.
(3)若T0=,粒子在t=时刻从O点射入磁场中,求t=T0时粒子的坐标.
2、简答题 如图所示,匀强磁场的磁感应强度为B,方向垂直纸面向里,MN为其左边界.磁场中有一半径为R、轴线与磁场平行的金属圆筒,圆筒的圆心O到MN的距离OO1=3R,O1O所在直线与圆筒右侧壁交于A点.圆筒通过导线和电阻r0接地.现有范围足够大的平行电子束以相同的速度从很远处垂直于MN向右射入磁场区.当金属圆筒最初不带电时,圆筒上以A点和C点为界,在ADC弧上各点都能接收到电子,而AEC弧上各点均不能接收到电子;当圆筒上电荷量达到相对稳定后,通过电阻r0的电流恒为I.已知电子质量为m,电荷量为e,忽略运动电子间的相互作用和圆筒的电阻,取大地为零电势点.求:
(1)电子射入磁场时的初速度v0;
(2)电阻r0的电流恒定时金属圆筒的电势φ;
(3)电阻r0的电流恒定时电子到达圆筒时速度v和金属圆筒的发热功率P.
3、实验题 现要测量某电源的电动势和内阻,备有以下器材:
电源E(电动势小于3V,内阻小于1Ω,最大允许电流1A)
电压表V(量程3V的理想电压表)
电阻箱R(调节范围0-99.99Ω)
定值电阻R0(阻值等于2.00Ω)
导线若干,电键S个
(1)将下图所示的实物连接成实验电路。
(2)闭合开关,调节电阻箱的阻值R,读出电压表相应的示数U,如下表所示,为了比较准确方便的得出实验结论,现用作图法处理数据,图线纵坐标表示电压表读数U,则图线的横坐标应选用
[? ]
A.R
B.l/R
C.U/R
D.R/U
(3)根据上表数据以及第二问中选取的横坐标,某同学选取合适的标度作出了下图中所示的图线(其中横轴的物理含义和标度未标出),则由图线可得:E=___________V;r=___________Ω。(保留两个有效数字)
4、实验题 有一根细而均匀的导电材料样品(如图a所示),截面为同心圆环(如图b所示),此样品长L约为3cm,电阻约为100Ω,已知这种材料的电阻率为ρ,因该样品的内径太小,无法直接测量。现提供以下实验器材:
A.20等分刻度的游标卡尺
B.螺旋测微器
C.电流表A1(量程50mA,内阻r1=100Ω)
D.电流表A2(量程100mA,内阻r2大约为40Ω)
E.电流表A3(量程3A,内阻r3大约为0.1Ω)
F.滑动变阻器R(0-10Ω,额定电流2A)
G.直流电源E(12V,内阻不计)
H.导电材料样品Rx(长L约为3cm,电阻Rx约为100Ω)
I.开关一只,导线若干
请根据上述器材设计一个尽可能精确地测量该样品内径d的实验方案,回答下列问题:
(1)用游标卡尺测得该样品的长度如图甲所示,其示数L=____________mm;用螺旋测微器测得该样品的外径如图乙所示,其示数D=____________mm。
?
(2)请选择合适的仪器,画出最佳实验电路图,并标明所选器材前的字母代号。
(3)用已知物理量的符号和测量量的符号来表示样品的内径d。d=____________。
5、实验题 (1)某研究性学习小组进行了如下实验:如图所示,在一端封闭的光滑细玻璃管中注满清水,水中放一个红蜡做成的小圆柱体R。将玻璃管的开口端用胶塞塞紧后竖直倒置且与Y轴重合,在R从坐标原点以速度v=3cm/s匀速上浮的同时,玻璃管沿x轴正方向做初速为零的匀加速直线运动。同学们测出某时刻R的坐标为(4,6),此时R的速度大小为?
?Cm/s,R在上升过程中运动轨迹的示意图是?。(R视为质点)
(2)为测量一电源的电动势及内阻
①在下列三个电压表中选一个改装成量程为9V的电压表
量程为1V、内阻大约为1K的电压V1
量程为2V、内阻大约为2K的电压V2
量程为3V、内阻大约为3K的电压v3
选择电压表?串联?K的电阻可以改转成量程为9V的电压表
② 利用一个电阻箱、一只开关、若开关导线和改装好的电压表(此表用符号V1V2v3与一个电阻串联来表示,且可视为理想电压表),在虚线框内画出电源电动势及内阻的实验原理电路图。
3.根据以上试验原理电路图进行实验,读出电压表示数为1.50V时、电阻箱值为15.0;电压表示数为2.00V时,电阻箱的阻值为40.0,则电源的电动势E= ?V、内阻r=_________。