(17分)(2009·江蘇高考)1932年，勞倫斯和利文斯頓設(shè)計出了回旋加速器．回旋加速器的工作原理如圖所示，置于高真空中的D形金屬盒半徑為R，兩盒間的狹縫很小，帶電粒子穿過的時間可以忽略不計，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場與盒面垂直，A處粒子源產(chǎn)生的粒子，質(zhì)量為m，電荷量為＋q，在加速器中被加速，加速電壓為U.加速過程中不考慮相對論效應(yīng)和重力作用．

圖17

(1)求粒子第2次和第1次經(jīng)過兩D形盒間狹縫后軌道半徑之比；

(2)求粒子從靜止開始加速到出口處所需的時間t；

(3)實際使用中，磁感應(yīng)強(qiáng)度和加速電場頻率都有最大值的限制．若某一加速器磁感應(yīng)

強(qiáng)度和加速電場頻率的最大值分別為B_m、f_m，試討論粒子能獲得的最大動能E_km.

(17分)如圖所示，光滑的平行金屬導(dǎo)軌水平放置，電阻不計，導(dǎo)軌間距為l，左側(cè)接一阻值為R的電阻．區(qū)域cdef內(nèi)存在垂直軌道平面向下的有界勻強(qiáng)磁場，磁場寬度為s.一質(zhì)量為m、電阻為r的金屬棒MN置于導(dǎo)軌上，與導(dǎo)軌垂直且接觸良好，受到F＝0.5v＋0.4(N)(v為金屬棒速度)的水平外力作用，從磁場的左邊界由靜止開始運(yùn)動，測得電阻兩端電壓隨時間均勻增大．(已知：l＝1 m，m＝1 kg，R＝0.3 Ω，r＝0.2 Ω，s＝1 m)

 (1)分析并說明該金屬棒在磁場中做何種運(yùn)動；

(2)求磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大��；

(3)若撤去外力后棒的速度v隨位移x的變化規(guī)律滿足v＝v₀－x，且棒在運(yùn)動到ef處時恰好靜止，則外力F作用的時間為多少？

(4)若在棒未出磁場區(qū)域時撤出外力，畫出棒在整個運(yùn)動過程中速度隨位移變化所對應(yīng)的各種可能的圖線．

．（6分）某同學(xué)要將另一個電流計改裝成直流電壓表，但他僅借到一塊標(biāo)準(zhǔn)電壓表、一個電池組E、一個滑動變阻器R′和幾個待用的阻值準(zhǔn)確的定值電阻。

    ①該同學(xué)從上述具體條件出發(fā)，先將待改裝的表直接與一個定值電阻R相連接，組成一個電壓表；然后用標(biāo)準(zhǔn)電壓表校準(zhǔn)。請你畫完圖2方框中的校準(zhǔn)電路圖。

    ②實驗中，當(dāng)定值電阻R選用17.0k時，調(diào)整滑動變阻器R′的阻值，電壓表的示數(shù)是4.0V時，表的指針恰好指到滿量程的五分之二；當(dāng)R選用7.0k時，調(diào)整R′的阻值，電壓表的示數(shù)是2.0V，表的指針又指到滿量程的五分之二。

    由此可以判定，表的內(nèi)阻r_g是            k，滿偏電流I_g是          mA。若要將表改裝為量程是15V的電壓表，應(yīng)配備一個       k的電阻。