如图2-7甲所示是一种测量电容的实验电路图，实验是通过对高阻值电阻放电的方法，测出电容器充电至电压U时所带电量Q，从而再求出电容器的电容C。某同学在一次实验时的情况如下：接通开关S，调节电阻箱R的阻值，使小量程电流表的指针偏转接近满刻度，记下此时电流表的示数是I₀=490μA，电压表的示数U₀=6.0V，I₀ 、U₀分别是电容器放电时的初始电压和电流。断开开关S，同时开始计时，每隔5S（10S）测读一次电流I的值，将测得数据填入表格，并标在图乙坐标纸上（时间t为横坐标、电流i为纵坐标），结果如图中小黑点“．”所示。

（1）在图2-7乙中画出i—t图线。

（2）图乙中图线与坐标轴所围成面积的物理意义是                        。

（3）该电容器的电容为：                F

甲                                                      乙

图7

(1)忽略电子的重力;

(2)电子与原子碰撞前,原子静止,原子质量比电子质量大很多,碰撞后原子虽稍微被碰动,但忽略这一能量损失,假定原子未动;

(3)当电子与原子发生弹性碰撞时,电子改变运动方向,但不损失动能;发生非弹性碰撞时,电子损失动能传给原子,使原子内部能量增加.

请根据以上材料和假设回答下列问题:

(1)设速度选择器两极间的电压为U(V)时,允许通过的电子的动能为E_k(eV),写出E_k与U的关系式,设通过选择器的电子轨道半径r=20.0 cm,电极P₁和P₂的间隔d=10.0 mm,两极间场强大小处处相同,都为E;

(2)如果电子枪射出电子的动能E_k=50.0 eV,改变P₁、P₂间电压,测得电流I,得到如图8(乙)所示的I-U图象,图象表明,当电压U为5.00 V、2.88 V、2.72 V、2.64 V时电流出现峰值,试说明在U=5.00 V和U=2.88 V时电子与氦原子碰撞时电子能量的变化.

(3)求氦原子3个激发态的能级E_n.(设基态的能级E₁=0)