(1)由图读得圆柱体的直径为________________mm,长度为____________ cm。
(2)若流经圆柱体的电流为I,圆柱体两端之间的电压为U,圆柱体的直径和长度分别用D、L表示,则用D、L、I、U表示的电阻率的关系式为ρ________。
12.在测量一节干电池的电动势和内电阻的实验中,实验电路如图甲所示。
(1)实验过程中,为方便操作和减小误差,应选用电流表和滑动变阻器 (填写选项前字母) A.电流表A1(量程0.6A,内阻约0.8Ω) B.电流表A2(量程3A,内阻约0.5Ω) C.滑动变阻器R1(0~10Ω) D.滑动变阻器R2(0~200Ω) (2)实验中要求电流表测量通过电池的电流,电压表测量电池两极的电压。根据如图所示的电路可知电流表测量值 真实值(选填“大于”或“小于”) (3)用如图甲所示的电路根据正确实验操作测得的数据如下 I(A) 0.10 0.20 0.30 0.39 0.50 U(V) 1.40 1.31 1.20 1.10 1.00 ①依此数据,在如图乙所示的坐标图上作出U﹣I图线;
②实验中测得干电池电动势E= V;
内阻r= Ω.(保留小数点后两位有效数字) (4) 若测量的是新干电池,其内电阻比较小,调节滑动变阻器时,电压表读数变化 。(填“明显”或“不明显”) 三.计算题(16题12分,其他10分,共42分) 13.如图所示的平行金属板电容器的电容为C=210﹣4F,极板A、B之间可以看成匀强电场,场强E=1.2103V/m,极板间距离为L=5cm,电场中c点到A板、d点到B板的距离均为0.5cm,B板接地。求 (1)A板的电势φA;
(2)A板所带电荷量Q;
(3)将电荷量q=510﹣6C的带正电点电荷从d移到c,电场力做的功Wdc。
14.如图所示,M为一线圈电阻r1=0.4Ω的电动机,R=24Ω,电源电动势E=40V.当S断开时,理想电流表的示数I1=1.6A,当开关S闭合时,理想电流表的示数为I2=4.0A,求 (1)电源内阻r;
(2)开关S闭合时,通过电阻R的电流;
(3)开关S闭合时,电动机输入功率和输出功率。
15. 如图所示,坐标空间中有场强为E=100N/C的匀强电场和磁感应强度为B=10﹣3T的匀强磁场,y轴为两种场的分界面,图中虚线为磁场区域的右边界,现有一质量为m,电荷量为﹣q的带电粒子从电场中坐标位置(﹣1m,0)处,以初速度vo=105m/s沿x轴正方向开始运动,且已知带电粒子的比荷=108C/kg,粒子的重力忽略不计,则 (1)求带电粒子进入磁场的速度大小;
(2)为使带电粒子能穿越磁场区域而不再返回电场中,求磁场的宽度d应满足的条件。
16.用洛伦兹力演示仪可以观察运动电子在磁场中的运动轨迹,如图甲和乙是洛伦兹力演示仪的实物图和结构示意图。两个平行的共轴串联的圆形线圈构成励磁线圈,通过电流表可测其电流I的大小。当通过励磁线圈的电流为I时,线圈之间产生沿线圈轴向的匀强磁场的磁感应强度的大小为B.电子枪中的电子(初速度不计)的加速电压U的大小通过电压表可以测量,电流I和电压U的大小都可以调节。电子垂直于磁场方向入射后的运动轨迹如图乙所示。不计电子所受重力以及电子运动对磁场的影响。
(1)如果已知电子电荷量为e,质量为m,且在某次实验中,匀强磁场的磁感应强度的大小为B0。
a.求电子运动周期T的大小;
b.电子的运动等效为环形电流,求此电流值I0的大小。
(2)图甲中的标尺可测量电子束直径D,且磁感应强度与励磁电流的关系为B=kI(k为已知常数)。
a.请通过计算说明利用此实验可以测量电子的比荷;
b.某学习小组实验后做出的图象如图丙所示,并求出了此图象斜率为k.请推导电子比荷测量值的表达式,并指出他们实验过程中需要控制不变的物理量。
1-7D A D B A D C 8BD 9AC 10BC 19.答案(1).1.8421.8411.844均可 4.240 (2). 13(1) AC (2) 小于 (3)①如图所示 ②E= 1.50 V;
r= 1.00 Ω. (4) 不明显 14解(1)BA间的电势差为UBA=EL=12000.05V=60V 所以φA=﹣UBA=﹣60V (3分) (2)A板所带电荷量Q为Q=CUBA=210﹣460C=1.210﹣2C;
(3分) (3)d、c两点的距离Ldc=0.05﹣20.510﹣2m=0.04m d、c两点间的电势差为Udc=ELdc=48V 点电荷从d移到c,电场力做的功;
Wdc=qUdc=510﹣648J=2.410﹣4J (4分) 14.解(1)电源电动势为E=40V,当S断开时,理想电流表的示数I1=1.6A,根据闭合电路欧姆定律可知,,代入数据解得电源内阻为r=1Ω;
(2分) (2)开关S闭合时,理想电流表的示数为I2=4.0A,则电源内阻上消耗的电压为U内=I2r=41V=4V,路端电压为U=E﹣U内=36V,通过电阻R的电流为IR=;
(4分) (3)通过电动机的电流为IM=I2﹣IR=2.5A,电动机两端的电压为U=36V,则电动机的输入功率额PM=UIM=90W,输出功率为=87.5W;
(4分) 16.解(1)粒子在电场中做类平抛运动, 水平方向l=v0t, 竖直方向vy=at=t, 解得vy=v0, 粒子进入磁场时的速度v=,tanθ==1, (5分) 代入数据解得v=105m/s,方向与y轴夹角θ=45;
(2)粒子恰好返回电场时的运动轨迹如图所示, 由几何知识得d=rrcosθ, 粒子在磁场中做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力, 由牛顿第二定律得qvB=m, 代入数据解得d=(1)m≈2.41m, 粒子不返回电场时d<2.41m;
(5分) 15.解(1)a、电子在匀强磁场中做匀速圆周运动,根据牛顿第二定律可得evB0=m 而T=解得T=;
(3分) b、根据电流强度的定义式可得I0==;
(3分) (2)a、电子在加速电场中加速,根据动能定理可得eU= 电子在匀强磁场中做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力evB=m 其中D=2R,B=kl 联立解得=;
(3分) b、根据上面的计算结果=得D2= 由于图象的斜率为k′,所以有=k′ 从而有= 由此可得实验中需要控制不变的物理量为电流I。
b.电子比荷测量值的表达式为=,他们实验过程中需要控制不变的物理量为I。(3分) - 9 -