如圖1在真空中，O點(diǎn)放置一點(diǎn)電荷D，MN與PS間為無(wú)電場(chǎng)區(qū)域，A、B為兩平行金屬板，兩板間距離為b，板長(zhǎng)為2b，O1O2為兩板的中心線．現(xiàn)有一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電粒子從距O點(diǎn)正下方R處，以速度Vo垂直MN向左進(jìn)入點(diǎn)電荷D的電場(chǎng)，繞O點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，通過(guò)無(wú)電場(chǎng)區(qū)域后，恰好沿O1O2方向進(jìn)入板間，此時(shí)給A、B板加上如圖2所示的電壓u，最后粒子剛好以平行于B板的速度，從B板的邊緣飛出，不計(jì)平行金屬板兩端的邊緣效應(yīng)及粒子所受重力，已知靜電力常量為K．

（1）求點(diǎn)電荷D的電量Q，并判斷其電性
（2）求交變電壓的周期T和電壓Uo．

如圖1所示，將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在鐵架臺(tái)上，使重物帶動(dòng)紙帶從靜止  開(kāi)始自由下落，利用此裝置可以測(cè)定重力加速度．
（1）所需器材有：電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、墨粉紙盤、帶鐵夾的鐵架臺(tái)和帶夾子的重物，此外還需（填字母代號(hào)）中的器材．
A．直流電源   B．天平及砝碼   C．交流電源       D．毫米刻度尺
（2）下列實(shí)驗(yàn)操作步驟正確的是
A．實(shí)驗(yàn)所用的重物可用實(shí)心泡沫球
B．應(yīng)調(diào)整打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，使其兩限位孔連線在豎直方向
C．實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先使重物靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器再釋放，釋放后再接通電源
（3）實(shí)驗(yàn)中得到的一條紙帶如圖2所示，從比較清晰的點(diǎn)起，每2個(gè)打印點(diǎn)取一個(gè)點(diǎn)作為計(jì)數(shù)點(diǎn)，分別標(biāo)明0，1，2，3，4．測(cè)得x₁=30.0mm，x₂=45.4mm，x₃=60.8mm，x₄=76.2mm，則物體在打下點(diǎn)2時(shí)的速度大小為m/s．物體的加速度大小為m/s²．該實(shí)驗(yàn)中測(cè)得的重力加速度偏小，其主要原因是．

如圖1是證實(shí)玻爾關(guān)于原子存在分立能態(tài)的一種實(shí)驗(yàn)裝置的原理示意圖．由電子槍A射出的電子，射進(jìn)一容器B中，其中有氦氣．電子在O點(diǎn)與氦原子發(fā)生碰撞后進(jìn)入速度選擇器C，然后進(jìn)入檢測(cè)裝置D．速度選擇器C由兩個(gè)同心的圓弧形電極P₁和P₂組成．當(dāng)兩極間加以電壓U時(shí)，只允許具有確定能量的電子通過(guò)，并進(jìn)入檢測(cè)裝置D，由檢測(cè)裝置測(cè)出電子產(chǎn)生的電流I．改變電壓U，同時(shí)測(cè)出I的數(shù)值，即可確定碰撞后進(jìn)入速度選擇器的電子的能量分布．為簡(jiǎn)單起見(jiàn)，設(shè)電子與原子碰撞前，原子是靜止的，原子質(zhì)量比電子質(zhì)量大得多，碰撞后，原子雖然稍微被碰動(dòng)，但忽略這一能量損失，設(shè)原子未動(dòng)，當(dāng)電子與原子發(fā)生了彈性碰撞時(shí)，電子改變運(yùn)動(dòng)方向，但不損失動(dòng)能，當(dāng)發(fā)生非彈性碰撞時(shí)，電子損失的動(dòng)能傳給原子，使原子內(nèi)部的能量增大．
（1）設(shè)速度選擇器兩極間的電壓為U（V）時(shí)，允許通過(guò)的電子的動(dòng)能為E_k（eV），試求出E_k（eV）與U（V）的函數(shù)關(guān)系．設(shè)通過(guò)選擇器的電子的軌道半徑r=20.0cm，電極P₁和P₂的間隔d=1.00cm，兩極間場(chǎng)強(qiáng)的大小處處相等．
（2）當(dāng)電子槍射出電子的動(dòng)能E_k0=50.0eV時(shí)，改變電壓U（V），測(cè)出電流I（A），得到如圖2所示圖線，圖線表示，當(dāng)電壓U為5.00V，2.88V，2.72V，2.64V時(shí)，電流出現(xiàn)峰值．先定性說(shuō)明圖二表示的物理意義，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果求出氦原子三個(gè)激發(fā)態(tài)的能級(jí)E_n（eV），設(shè)基態(tài)的能級(jí)E₁=0eV．

如圖1所示，水平放置長(zhǎng)為L(zhǎng)的平行金屬板A和B的距離為d，它們的右端安放著垂直于金屬板的靶MN，現(xiàn)在A、B板上加上如圖2所示的方波電壓，電壓的正向值為U₀，反向電壓值為

U0

2

，且每隔

T

2

換向一次，現(xiàn)有質(zhì)量為m、帶正電且電量為q的粒子束從A、B的中點(diǎn)O沿平行于金屬板方向OO′射入，設(shè)粒子能全部打在靶上而且所有粒子在A、B間的飛行時(shí)間均為T．不計(jì)重力的影響，試問(wèn)：
（1）在靶MN上距其中心O′點(diǎn)多遠(yuǎn)的范圍內(nèi)有粒子擊中？
（2）要使粒子能全部打在靶MN上，電壓U₀的數(shù)值應(yīng)滿足什么條件？（寫(xiě)出U₀、m、d、q、T的關(guān)系式即可）
（3）求打在靶上的粒子的速度有多大？