如图1所示,组装成“S”形的轨道平放在水平面上,Oa部分由薄壁细管弯成,固定在直角坐标平面xoy内,管口恰好位于原点O上,直径与Ox轴重合;ab部分半圆形轨道的半径r是可以调节的,直径也与Ox重合,两部分在a处圆滑连接.在xOy平面内有一足够大的匀强电场,场强大小E=2.0×105V/m,方向沿x轴负方向,一个质量为m=0.01kg,带正电为q=5×10-7C的小球(可视质点),以10m/s的速度从管口O点进入轨道,不计一切摩擦,小球运动过程中电荷量不变,取g=10m/s2.
(1)取r=1.6m时,发现带电小球恰好能从b处飞出,试求Oa部分的半径R.
(2)r取多大值时,小球从b处飞出后,到达y轴上的位置(离原点)最远?
(3)在O,b两点各放一个压力传感器,并计算出压力差△F,改变半径r的大小,重复实验,最后绘出△F−1r图线如图2所示,求直线在轴上的截距.