题目内容
【题目】如图所示,在竖直平面内直线AB与竖直方向成30°角,AB左侧有匀强电场,右侧有垂直纸面向外的匀强磁场.一质量为m、电量为q的带负电的粒子,从P点以初速υ0竖直向下射入电场,粒子首次回到边界AB时,经过Q点且速度大小不变,已知P、Q间距为l,之后粒子能够再次通过P点,(粒子重力不计)求:
(1)匀强电场场强的大小和方向;
(2)匀强磁场磁感强度的可能值.
【答案】(1) ,方向垂直于AB且与竖直方向成60°角向下;
(2)(R=1);n=1、2、3…(R>1).
【解析】(1)由题意可知,粒子首次回到边界AB时,经过Q点且速度大小不变, PQ间电势差为零,P、Q在同一等势面上,匀强电场垂直于AB且与竖直方向成60°角向下, 粒子在电场中沿AB方向做匀速直线运动,l=v0cos30°t,
在垂直AB方向粒子做匀减速直线运动: ,
解得: ;
(2)粒子从Q点进入磁场时沿AB方向的分速度不变,垂直AB方向的分速度大小不变方向反向, 由此可知:粒子经Q点的速度与AB成30°角,若粒子进入磁场偏转后恰好经过P点,
其轨道半径为R,磁感应强度为B,由几何知识得:R=l,
粒子做匀速圆周运动洛伦兹力提供向心力,由牛顿第二定律得: ,
解得: ;
若粒子做圆周运动的轨道半径R<l,粒子不可能再通过P点,
若圆周运动的轨道半径R>l,则每个周期沿AB界限向A移动的距离:△x=R-l,
粒子可能从电场中再次经过P点需要满足的条件是:l=n×△x (n=1、2、3…),
解得: , n=1、2、3…;
【题目】有一个标有“12V,24W”的灯泡,为了测定它在不同电压下的实际功率,需测定灯泡两端的电压和通过灯泡的电流,现有如下器材:
A.直流电源15 V(内阻可不计) |
B.直流电流表0~0.6 A(内阻约0.5 Ω) |
C.直流电流表0~3 A(内阻约0.1 Ω) |
D.直流电压表0~3 V(内阻约3 kΩ) |
E.直流电压表0~15 V(内阻约15 kΩ)
F.滑动变阻器10 Ω、5 A
G.滑动变阻器1kΩ、3A
(1)实验台上已放置开关、导线若干及灯泡,为了完成实验,需要从上述器材中再选用
(用序号字母表示)。
(2)在答题纸上对应的虚线框内画出最合理的实验原理图。
(3)若测得灯丝电阻R随灯泡两端电压变化关系的图线如图所示,由这条曲线可得出:正常发光条件下,灯丝消耗的电功率是________W。
(4)若实验中采用了如右图所示的部分电路,测算出的电功率比灯泡的实际功率 (选填“徧大”或“徧小”)。