题目内容
【题目】如图所示,xOy平面处于匀强磁场中,磁感应强度大小为B,方向垂直纸面向外。点处有一粒子源,可向各个方向发射速率不同、电荷量为q、质量为m的带负电粒子。不考虑粒子的重力。
(1)若粒子1经过第一、二、三象限后,恰好沿x轴正向通过点Q(0,-L),求其速率v1;
(2)若撤去第一象限的磁场,在其中加沿y轴正向的匀强电场,粒子2经过第一、二、三象限后,也以速率v1沿x轴正向通过点Q,求匀强电场的电场强度E以及粒子2的发射速率v2;
(3)若在xOy平面内加沿y轴正向的匀强电场Eo,粒子3以速率v3沿y轴正向发射,求在运动过程中其最小速率v.
某同学查阅资料后,得到一种处理相关问题的思路:
带电粒子在正交的匀强磁场和匀强电场中运动,若所受洛伦兹力与电场力不平衡而做复杂的曲线运动时,可将带电粒子的初速度进行分解,将带电粒子的运动等效为沿某一方向的匀速直线运动和沿某一时针方向的匀速圆周运动的合运动。 请尝试用该思路求解。
【答案】(1)(2)(3)
【解析】
(1)粒子1在一、二、三做匀速圆周运动,则
由几何憨可知:
得到:
(2)粒子2在第一象限中类斜劈运动,有:,
在第二、三象限中原圆周运动,由几何关系:,得到
又,得到:
(3)如图所示,将分解成水平向右和和斜向的,则,即
而
所以,运动过程中粒子的最小速率为
即:
【题目】一个小灯泡的额定电压为2.0 V,额定电流约为0.5 A,选用下列实验器材进行实验,并利用实验数据描绘和研究小灯泡的伏安特性图线.
A.电源E:电动势为3.0 V,内阻不计
B.电压表V1:量程为0~3 V,内阻约为1 kΩ;
C.电压表V2:量程为0~15 V,内阻约为4 kΩ;
D.电流表A1:量程为0~3 A,内阻约为0.1 Ω;
E.电流表A2:量程为0~0.6 A,内阻约为0.6 Ω;
F.滑动变阻器R1:最大阻值为15 Ω,额定电流为1.0 A;
G.滑动变阻器R2:最大阻值为150 Ω,额定电流为1.0 A;
H.开关S,导线若干.
实验得到如下数据(I和U分别表示通过小灯泡的电流和加在小灯泡两端的电压):
I/A | 0.00 | 0.16 | 0.25 | 0.30 | 0.34 | 0.40 | 0.45 | 0.50 |
U/V | 0.00 | 0.20 | 0.40 | 0.60 | 0.80 | 1.20 | 1.60 | 2.00 |
(1)实验中电压表应选用________;电流表应选用________;滑动变阻器应选用________(请填写选项前对应的字母).
(2)先将设计好的实验电路图画在虚线框内,然后在实物连接图中把还需要连接的导线补上.
(________) (_________)闭合开关前,应使实物图中滑动变阻器的滑片放在最________(选填“左”或“右”)端.
(3)在坐标图乙中画出小灯泡的U-I曲线.(________)