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【题目】科学家设想在宇宙中可能存在完全由反粒子构成的反物质.例如:正电子就是电子的反粒子,它跟电子相比较,质量相等、电量相等但电性相反.如图是反物质探测卫星的探测器截面示意图.MN上方区域的平行长金属板AB间电压大小可调,平行长金属板AB间距为d,匀强磁场的磁感应强度大小为B,方向垂直纸面向里.MN下方区域III为两相邻的方向相反的匀强磁场区,宽度均为3d,磁感应强度均为Bef是两磁场区的分界线,PQ是粒子收集板,可以记录粒子打在收集板的位置.通过调节平行金属板AB间电压,经过较长时间探测器能接收到沿平行金属板射入的各种带电粒子.已知电子、正电子的比荷是b,不考虑相对论效应、粒子间的相互作用及电磁场的边缘效应.

1)要使速度为v的正电子匀速通过平行长金属极板AB,求此时金属板AB间所加电压U

2)通过调节电压U可以改变正电子通过匀强磁场区域III的运动时间,求沿平行长金属板方向进入MN下方磁场区的正电子在匀强磁场区域III运动的最长时间tm

3)假如有一定速度范围的大量电子、正电子沿平行长金属板方向匀速进入MN下方磁场区,它们既能被收集板接收又不重叠,求金属板AB间所加电压U的范围.

【答案】1233B2d2bU

【解析】

1)正电子匀速直线通过平行金属极板AB,需满足

Bev=

因为正电子的比荷是b,有

E=

联立解得:

2)当正电子越过分界线ef时恰好与分界线ef相切,正电子在匀强磁场区域III运动的时间最长。

=2t

T

联立解得:

3)临界态1:正电子恰好越过分界线ef,需满足

轨迹半径R13d

=m

联立解得:

临界态2:沿A极板射入的正电子和沿B极板射入的电子恰好射到收集板同一点

设正电子在磁场中运动的轨迹半径为R1

有(R2d2+9d2

=m

Be=

联立解得:

解得:U的范围是:3B2d2bU

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(1)这两列波的周期

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(3)t=2.25s时,平衡位置在x=0处质点的振动位移。

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B.电流表G(满偏电流3mA,内阻r10Ω

C.电流表A00.6A,内阻未知)

D.滑动变阻器R(020Ω5A)

E.滑动变阻器R′(0200Ω1A)

F.定值电阻R0(阻值为990Ω

G.定值电阻R0(阻值为1990Ω

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1)在实验中,为了操作方便且能够准确地进行测量,定值电阻应选用___________,滑动变阻器应选用___________(填写器材前面的字母序号).

2)根据题目提供的实验器材,请在方框内设计出描绘电子元件R1伏安特性曲线的电路原理图(R1可用表示).

__________

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A. 电压表的示数为14.14V

B. 0~0.01s的时间内通过电阻R的电量为

C. 电阻R上消耗的功率为18W

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2)要验证小球在向下摆动过程中机械能守恒,若测得悬点到小球球心的距离为L,重力加速度用g表示,需要验证的表达式是_________(用tdLg等物理量表示);

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