题目内容
【题目】质量为m、电量为+q的带电粒子,以某一初速度垂直磁场方向进入磁感应强度为B的匀强磁场,粒子在磁场中做匀速圆周运动,圆心为O,半径为r。可将带电粒子的运动等效为一环形电流,环的半径等于粒子的轨道半径。不计重力影响。
(1)求粒子在磁场中做圆周运动线速度的大小v;
(2)求等效环形电流的大小I;
(3)若在O点固定一个点电荷A。粒子射入磁场的位置和速度方向保持不变。当原有磁场大小、方向都不变时,改变粒子射入磁场的初速度的大小,仍可使粒子绕O做半径为r的匀速圆周运动;当原有磁场方向反向,而磁感应强度B的大小不变时,再改变粒子射入磁场的初速度的大小,还能使粒子绕O做半径为r的圆周运动。两次所形成的等效电流之差的绝对值为△I,求△I的表达式。
【答案】(1);(2);(3)
【解析】
(1)粒子在磁场中做圆周运动,根据牛顿第二定律有
解得
(2)根据电流强度的定义可知等效环形电流的大小
(3)当磁场反向时,洛仑兹力方向也会相反,由此可知库仑力F一定指圆心,点电荷A带负电。
设磁场反向前粒子的速度为v1,根据牛顿第二定律有
磁场反向后粒子的速度为v2,有
两次形成等效电流分别
所以
解得
【题目】现有两个电阻元件,其中一个是由金属材料制成的,它的电阻随温度的升高而增大,而另一个是由某种半导体材料制成的,其电阻随温度的升高而减小。现对其中一个元件R0进行测试,实验中可供选择的仪器有:
A.电压表V1(0~3V,内阻约30kΩ)
B.电流表A1(0~0.6A,内阻约1Ω)
C.电流表A2(0~30mA,内阻约20Ω)
D.滑动变阻器R1(100Ω,1A)
E.滑动变阻器R2(10Ω,5A)
F.电池(3V,内阻不计)
G.开关、导线若干
现测得通过其中的电流与加在它两端的电压数据如下表所示:
I/mA | 0.4 | 2.0 | 4.5 | 8.0 | 12.5 | 18.0 | 25.0 |
U/V | 0.40 | 0.80 | 1.20 | 1.60 | 2.00 | 2.40 | 2.80 |
(1)实验中电流表应选择:_____;滑动变阻器应选择:_____(填字母序号);
(2)根据表中数据,判断元件R0可能是由_____材料制成的;
(3)请在方框中画出实验电路图__________;
(4)把元件R0接入如图所示的电路中,闭合开关后,电流表读数为18.0mA,则此时定值电阻R的电功率_____W。(保留两位有效数字)