题目内容
【题目】如图所示的xoy坐标系中,在第I象限内存在沿y轴负向的匀强电场,第IV象限内存在垂直纸面向外的匀强磁场。一个比荷q/m=102c/kg的带正电粒子从y轴上的P点垂直进入匀强电场,经过x轴上的Q点以速度v=2m/s进入磁场,方向与x轴正向成30°。若粒子在磁场中运动后恰好能再回到电场,已知OQ长L=6m,粒子的重力不计,电场强度E和磁感应强度B大小均未知。求:
(1)OP的距离
(2)磁感应强度B的大小
(3)若在O点右侧44m处放置一平行于y轴的挡板,粒子能击中挡板并被吸收,求粒子从P点进入电场到击中挡板的时间.
【答案】(1) (2) B=5×10-3T (3)
【解析】
(1)粒子在电场中做类平抛运动,根据平行四边形定则求出粒子在沿电场方向和垂直电场方向上的速度,结合运动学公式求出OP间的距离;
(2)粒子恰好能再回到电场,结合几何关系求出临界半径,结合半径公式求出磁感应强度的大小;
(3)根据几何关系求出一个周期内在x轴上发生的距离,确定出粒子能完成周期运动的次数.结合在电场中和磁场中运动的时间,以及最后2L内的时间求出粒子从P点进入电场到击中挡板的时间。
(1) 粒子在Q点进入磁场时,vx=vcos30°,
vy=vsin30°,
粒子从P点运动到Q点时间
t=L/vx
OP间距离
解得:;
(2) 粒子恰好能回到电场,即粒子在磁场中轨迹的左侧恰好与y轴相切,设半径为R
R+Rsin30°=L
联立解得:B=5×10-3T ;
(3) 粒子在电场和磁场中做周期性运动,轨迹如图
一个周期运动过程中,在x轴上发生的距离为
△L=L+L-2Rsin30°=8m
P点到挡板的距离为44m,所以粒子能完成5个周期的运动,然后在电场中沿x轴运动4m时击中挡板。
5个周期的运动中,在电场中的时间为
磁场中运动的时间
剩余2L中的运动时间
总时间 。
【题目】一般情况下,金属导体的电阻会随着温度改变而改变。某同学为研究一小灯泡灯丝电阻与温度的关系,设计并完成了有关的实验。实验中用到了下列器材:待测小灯泡、15V直流稳压电源、滑动变阻器(最大阻值为30Ω,最大允许电流为1.0A)、电压表(量程0~15V,内阻约15kΩ)、电流表(量程0~0.6A,内阻约0.13Ω)、开关一只及导线若干。实验中调节滑动变阻器,小灯泡两端的电压可以从0V至额定电压范围内变化,从而测出小灯泡在不同电压下的电流压,得到了下表中的实验数据:
U/V | 0 | 0.75 | 1.38 | 1.80 | 2.30 | 3.2 | 4.3 |
I/A | 0 | 0.04 | 0.07 | 0.09 | 0.12 | 0.15 | 0.18 |
U/A | 5.0 | 6.1 | 7.2 | 8.3 | 10.3 | 12.0 | |
I/A | 0.19 | 0.21 | 0.22 | 0.23 | 0.25 | 0.26 |
(1)请在右边框内画出为完成上述实验而设计的合理的电路图。
(2)通过所测的数据可知,小灯泡的电阻随其两端所加电压的升高而 (选填“增大”、“保持不变”或“减小”)。从而得到了灯丝电阻随温度变化的规律。
(3)该小灯泡正常工作时的电阻值约为 Ω(保留2位有效数字)。
【题目】某中学生课外科技活动小组利用铜片,锌片和橙汁制作了橙汁电池,他们用如图所示的实验电路测量这种电池的电动势E和内阻r。图中电流表的内阻为100Ω,量程为0—300mA;电阻箱阻值的变化范围为0—9999Ω。
(1)连接电路后,开关闭合前电阻箱及的阻值应调节到__________(填“最大”,“最小”,“任意值”)
(2)闭合开关,调节电阻箱R的阻值,得到的测量数据如表格所示。请作出本实验的IR-I图象_____。
表格:电阻箱示数R和电流表的读数I
R/KΩ | 12.10 | 8.00 | 7.00 | 6.00 | 5.00 | 4.18 | 3.03 |
I/μA | 71 | 102 | 115 | 131 | 152 | 170 | 230 |
IR/mV | 850 | 816 | 805 | 786 | 760 | 716 | 696 |
(3)根据图像得出该橙汁电池的电动势为__________V,内阻为__________Ω