如图1是证实玻尔关于原子存在分立能态的一种实验装置的原理示意图．由电子枪A射出的电子，射进一容器B中，其中有氦气．电子在O点与氦原子发生碰撞后进入速度选择器C，然后进入检测装置D．速度选择器C由两个同心的圆弧形电极P₁和P₂组成．当两极间加以电压U时，只允许具有确定能量的电子通过，并进入检测装置D，由检测装置测出电子产生的电流I．改变电压U，同时测出I的数值，即可确定碰撞后进入速度选择器的电子的能量分布．为简单起见，设电子与原子碰撞前，原子是静止的，原子质量比电子质量大得多，碰撞后，原子虽然稍微被碰动，但忽略这一能量损失，设原子未动，当电子与原子发生了弹性碰撞时，电子改变运动方向，但不损失动能，当发生非弹性碰撞时，电子损失的动能传给原子，使原子内部的能量增大．
（1）设速度选择器两极间的电压为U（V）时，允许通过的电子的动能为E_k（eV），试求出E_k（eV）与U（V）的函数关系．设通过选择器的电子的轨道半径r=20.0cm，电极P₁和P₂的间隔d=1.00cm，两极间场强的大小处处相等．
（2）当电子枪射出电子的动能E_k0=50.0eV时，改变电压U（V），测出电流I（A），得到如图2所示图线，图线表示，当电压U为5.00V，2.88V，2.72V，2.64V时，电流出现峰值．先定性说明图二表示的物理意义，根据实验结果求出氦原子三个激发态的能级E_n（eV），设基态的能级E₁=0eV．

（I）验证碰撞中的动量守恒为了验证碰撞中的动量守恒和检验两个小球的碰撞是否为弹性碰撞（碰撞过程中没有机械能损失），某同学选取了两个体积相同、质量不等的小球，按下述步骤作了如下实验：
①用天平测出两个小球的质量分别为m₁和m₂，且m₁＞m₂；
②如图1安装好实验装置．将斜槽AB固定在桌边，使槽的末端点的切线水平，将一斜面BC连接在斜槽末端；
③先不放小球m₂，让小球m₁从斜槽顶端A处由静止滚下，记下小球m₁在斜面上的落点位置；
④将小球m₂放在斜槽前端边缘处，让小球m₁从斜槽顶端A处由静止滚下，使它们发生碰撞，记下小球m₁和 m₂在斜面上的落点位置；
⑤用毫米刻度尺量出各个落点位置到斜槽末端点B的距离．图中D、E、F点是该同学记下的小球在斜面上的几个落点位置，到B点的距离分别为L_D、L_E、L_F．
根据该同学的实验，回答下列问题：
（1）小球m₁与 m₂发生碰撞后，m₁的落点是图中的点，m₂的落点是图中的点；
（2）用测得的物理量来表示，只要满足关系式，则说明碰撞中动量是守恒的；
（3）用测得的物理量来表示，只要再满足关系式，则说明两小球的碰撞是弹性碰撞．
（II）现有一电池，其电动势E约为9V，内阻r在35～55Ω范围内，最大允许电流为50mA．为测定这个电池的电动势和内阻，某同学利用如图2甲所示的电路进行实验．图中电压表的内电阻很大，对电路的影响可以不计；R为电阻箱，阻值范围为0～9999Ω； R₀为保护电阻．
（1）实验室备有的定值电阻R₀有以下几种规格，本实验应选用
A．10Ω，2.5W    B．50Ω，1.0W     C．150Ω，1.0W      D．1500Ω，5.0W
（2）按照图2甲所示的电路图，将图2乙的实物连接成实验电路．
（3）该同学接好电路后，闭合开关S，调整电阻箱的阻值读出电压表的示数U，再改变电阻箱阻值，取得多组数据，然后通过作出有关物理量的线性图象，求得电源的电动势E和内阻r．
a．请写出与你所作线性图象对应的函数表达式．
b．请在图2丙的虚线框内坐标中作出定性图象（要求标明两个坐标轴所表示的物理量，用符号表示）
c．图2丙中表示E，表示r．

I．某实验小组利用如图甲所示的实验装置来验证钩码和滑块所组成的系统机械能守恒，实验前已经调整气垫导轨底座使之水平．

（1）如图乙所示，用游标卡尺测得遮光条的宽度d=cm；实验时将滑块从图示位置由静止释放，由数字计时器读出遮光条通过光电门的时间△t=1.2×10^-2 s，则滑块经过光电门时的瞬时速度为m/s．在本次实验中还需要测量的物理量有：钩码的质量m、和（文字说明并用相应的字母表示）．
（2）本实验通过比较和

1

2

(m+M)(

d

△t

)2在实验误差允许的范围内相等（用测量的物理量符号表示），从而验证了系统的机械能守恒．
Ⅱ．有一个额定电压为10V、额定功率在10～15W之间的热电阻R_L，为了测定它的额定功率，现有下面器材可供选用：
电源E：电动势为15V，内阻不计
电流表A：量程为0～3A，内阻约0.2Ω
电压表V：量程为0～3V、内阻为2kΩ
滑动变阻器R₁：最大阻值约15Ω，允许最大电流2A
滑动变阻器R₂：最大阻值约50Ω．允许最大电流1A
定值电阻R₀：阻值为6kΩ
另有开关S，导线若干
（1）在虚线框内画出测量电路图，使测量尽可能准确、方便，并使通过滑动变阻器的电流不超过允许最大电流 （原理图中的元件要用题中相应的英文字母标注）．
（2）测定该用电器额定功率时，应使电压表指针指在什么位置？在图甲上标出．
（3）若电流表的指针如图乙所示，则这时电流I=A，由此可求得该用电器额定功率P=W．