（2013·天津南开二模，12题）（20分）如图所示:轻弹簧一端连于固定点O，可在竖直平面内自由转动；另一端连接一带电小球P，其质量kg，电荷量q=0.2C。将弹簧保持原长拉至水平后，以初速度竖直向下射出小球P，小球P到达O点的正下方点时速度恰好水平，其大小v=15m/s。若、相距R=1.5m，小球P在点与另一由细绳悬挂的、不带电的、质量kg的静止绝缘小球N相碰。碰后瞬间，小球P脱离弹簧，小球N脱离细绳，同时在空间加上竖直向上的匀强电场E和垂直于纸面的磁感应强度B=lT的匀强磁场。此后，小球P在竖直平面内做半径r=0.5m的匀速圆周运动。小球P、N均可视为质点，小球P的电荷量保持不变，不计空气阻力，取。则。

(1)判断小球P所带电性，并说明理由。

(2)弹簧从水平摆至竖直位置的过程中，其弹性势能变化了多少？

(3)请通过计算并比较相关物理量，判断小球P、N碰撞后能否在某一时刻具有相同的速度。

单位时间内流过管道横截面的液体体积叫做液体的体积流量(以下简称流量)．有一种利用电磁原理测量非磁性导电液体(如自来水、啤酒等)流量的装置，称为电磁流量计．它主要由将流量转换为电压信号的传感器和显示仪表两部分组成．

传感器的结构如图17所示，圆筒形测量管内壁绝缘，其上装有一对电极a和c，a、c间的距离等于测量管内径D，测量管的轴线与a、c的连线方向以及通电线圈产生的磁场方向三者相互垂直．当导电液体流过测量管时，在电极a、c间出现感应电动势E，并通过与电极连接的仪表显示出液体的流量Q.设磁场均匀恒定，磁感应强度为B.

 (1)已知D＝0.40 m，B＝2.5×10^－3 T，Q＝0.12 m³/s，设液体在测量管内各处流速相同，试求E的大小(π取3.0)；

 (2)一新建供水站安装了电磁流量计，在向外供水时流量本应显示为正值，但实际显示却为负值，经检查，原因是误将测量管接反了，即液体由测量管出水口流入，从入水口流出．因水已加压充满管道，不便再将测量管拆下重装，请你提出使显示仪表的流量指示变为正值的简便方法；

(3)显示仪表相当于传感器的负载电阻，其阻值记为R.a、c间导电液体的电阻r随液体电阻率的变化而变化，从而会影响显示仪表的示数．试以E、R、r为参量，给出电极a、c间输出电压U的表达式，并说明怎样可以降低液体电阻率变化对显示仪表示数的影响．

图17

传感器的结构如图所示，圆筒形测量管内壁绝缘，其上装有一对电极a和c,a、c间的距离等于测量管内径D，测量管的轴线与a、c的连线方向以及通电线圈产生的磁场方向三者相互垂直。当导电液体流过测量管时，在电极a、c间出现感应电动势E，并通过与电极连接的仪表显示出液体的流量Q。设磁场均匀恒定，磁感应强度为B。

（1）已知D=0.40 m,B=2.5×10^-3 T,Q=0.12 m³/s。设液体在测量管内各处流速相同，试求E的大小（π取3.0）;

(2)一新建供水站安装了电磁流量计，在向外供水时流量本应显示为正值，但实际显示却为负值。经检查，原因是误将测量管接反了，即液体由测量管出水口流入，从入水口流出。因水已加压充满管道，不便再将测量管拆下重装，请你提出使显示仪表的流量指示变为正值的简便方法；

（3）显示仪表相当于传感器的负载电阻，其阻值记为R。a、c间导电液体的电阻r随液体电阻率的变化而变化，从而会影响显示仪表的示数。试以E、R、r为参量，给出电极a、c间输出电压U的表达式，并说明怎样可以降低液体电阻率变化对显示仪表示数的影响。