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20.圖17是某裝置的垂直截面圖,虛線A₁A₂是垂直截面與磁場區邊界面的交線,勻強磁場分布在A₁A₂的右側區域,磁感應強度B=0.4T,方向垂直紙面向外,A₁A₂的垂直截面上的水平線夾角為45°,在A₁A₂左側,固定的薄板和等大的擋板均水平放置,它們與垂直截面交線分別為S₁、S₂，相距L=0.2m.在薄板上P處開一小孔,P與A₁A₂線上點D的水平距離為L.在小孔處裝一個電子快門,起初快門開啟,一旦有帶正電微粒剛通過小孔,快門立即關閉,此后每隔T=3.0×10^-3開啟一次并瞬間關閉.從S₁S₂之間的某一位置水平發射一速度為v₀的帶正電微粒,它經過磁場區域后入射到P處小孔.通過小孔的微粒與擋板發生碰撞而反彈,反彈速度大小是碰前的0.5倍.

(1)經過一次反彈直接從小孔射出的微粒,其初速度v₀應為多少?

(2)求上述微粒從最初水平射入磁場到第二次離開磁場的時間.

(忽略微粒所受重力影響,碰撞過程無電荷轉移,已知微粒的荷質比1.0×10³C/kg.只考慮紙面上帶電微粒的運動)

圖17

19.如圖16所示,沿水平方向放置一條平直光滑槽,它垂直穿過開有小孔的兩平行薄板,板相距3.5L, 槽內有兩個質量均為m的小球A和B,球A帶電量為+2p,球B帶電量為-3q,兩球由長為2L的輕桿相連,組成一帶電系統.最初A和B分別靜止于左板的兩側,離板的距離均為L.若視小球為質點,不計輕桿的質量,在兩板間加上與槽平行向右的勻強電場E后(設槽和輕桿由特殊絕緣材料制成,不影響電場的分布),求：

圖16

(1)球B剛進入電場時,帶電系統的速度大小.

(2)帶電系統從開始運動到速度第一次為零所需的時間及球A相對右板的位置.

18.如圖15(a)所示,一端封閉的兩條平行光滑導軌相距L,距左端L處的中間一段被彎成半徑為H的1/4圓弧,導軌左右兩段處于高度相差H的水平面上,圓弧導軌所在區域無磁場,右段區域在勻強磁場B₀,左段區域存在均勻分布但隨時間線性變化的磁場B(t),如圖15(b)所示,兩磁場方向均豎直向上.在圓弧頂端,放置一質量為m的金屬棒ab.與導軌左段形成閉合回路.從金屬棒下滑開始計時,經過時間t₀滑到圓弧底端.設金屬棒在回路中的電阻為R,導軌電阻不計,重力加速度為g.

(1)問金屬棒在圓弧內滑動時,回路中感應電流的大小和方向是否發生改變?為什么?

(2)求0到t₀時間內,回路中感應電流產生的焦耳熱量.

(3)探討在金屬棒滑到圓弧底端進入勻強磁場B₀的一瞬間,回路中感應電流的大小和方向.

圖15

17.如圖14所示,在同一豎直平面上,質量為2m的小球A靜止在光滑斜面的底部,斜面高度為H=2L,小球受到彈簧的彈性力作用后,沿斜面向下運動,離開斜面后,達到最高點與靜止懸掛在此處的小球B發生彈性碰撞,碰撞后球B剛好能擺到與懸點O同一高度,球A沿水平方向拋射落在水平面C上的P點,O點的投影O′與P的距離為L/2.已知球B質量為m,懸繩長L,視兩球為質點,重力加速度為g,不計空氣阻力.求：

圖14

(1)球B在兩球碰撞后一瞬間的速度大小;

(2)球A在兩球碰撞前一瞬間的速度大小;

(3)彈簧的彈性力對球A所做的功.

16.土星周圍有許多大小不等的巖石顆粒，其繞土星的運動可視為圓周運動，其中有兩個巖石顆粒A和B與土星中心的距離分別為r_A=8.0×10⁴km和r_B=1.2×10⁴km.忽略所有巖石顆粒間的相互作用.(結構可用根式表示)

(1)求巖石顆粒A和B的線速度之比.

(2)求巖石顆粒A和B的周期之比.

(3)土星探測器上有一物體,在地球上重為10N,推算出它在距土星中心3.2×10⁵km處受到土星的引力為0.38N.已知地球半徑為6.4×10³km.請估算土星質量是地球質量的多少倍?

15. (1)放射性物質和的核衰變方程分別為：

+X₁

+x₂

方程中的X₁代表的是___________,X₂代表的是______________.

(2)如圖12所示,鉛盒內裝有能釋放α、β和γ射線的放射性物質，在靠近鉛盒的頂部加上電場E或磁場B，在圖12(a)、(b)中分別畫出射線運動軌跡的示意圖.（在所畫軌跡上須標明是α、β和γ中的哪種射線）

（3）帶電粒子的荷質比是一個重要的物理量.某中學物理興趣小組設計了一個實驗,探究電場和磁場對電子運動軌跡的影響,以求得電子的荷質比,實驗裝置如圖13所示得電子的荷質比，實驗裝置如圖13所示.

 

①他們的主要實驗步驟如下：

A.首先在兩極板M₁M₂之間不加任何電場、磁場，開啟陰極射線管電源，發射的電子束從兩極板中央通過，在熒屏的正中心處觀察到一個亮點;

B.在M₁M₂兩極板間加合適的電場：加極性如圖13所示的電壓,并逐步調節增大,使熒屏上的亮點逐漸向熒屏下方偏移,直到熒屏上恰好看不見亮點為止,記下此時外加電壓為U.請問本步驟的目的是什么?

C.保持步驟B中的電壓U不變,對M₁M₂區域加一個大小、方向合適的磁場B，使熒屏正中心處重現亮點，試問外加磁場的方向如何？

②根據上述實驗步驟，同學們正確地推算出電子的荷質比與外加電場、磁場及其他相關量的關系為.一位同學說，這表明電子的荷質比將由外加電壓決定，外加電壓越大則電子的荷質比越大，你認為他的說法正確嗎？為什么？

14.如圖11(a)所示,小車放在斜面上,車前端拴有不可伸長的細線,跨過固定在斜面邊緣的小滑輪與重物相連,小車后面與打點計時器的紙帶相連,起初小車停在靠近打點計時器的位置,重物到地面的距離小于小車到滑輪的距離,啟動打點計時器,釋放重物,小車在重物牽引下,由靜止開始沿斜面向上運動,重物落地后,小車會繼續向上運動一段距離,打點計時器使用的交流電頻率為50Hz.圖11(b)中a、b、c是小車運動紙帶上的三段，紙帶運動方向如箭頭所示。

圖11

(1)根據所提供紙帶上的數據，計算打c段紙帶時小車的加速度大小為____________m/s².(結果保留兩位有效數字)

(2)打a段紙帶時，小車的加速度是2.5m/s².請根據加速度的情況,判斷小車運動的最大速度可能出現在b段紙帶中的___________.

(3)如果取重力加速度10m/s²,由紙帶數據可推算出重物與小車的質量比為___________.

13.實驗室新進了一批低電阻的電磁螺線管，已知螺線管使用的金屬絲電阻率ρ=1.7×10^-8Ωm.課外活動小組的同學設計了一個實驗來測算螺線管使用的金屬絲長度,他們選擇了多用電表、電流表、電壓表、開關、滑動變阻器、螺旋測微器。（千分尺）、導線和學生電源等.

（1）他們使用多用電表粗測金屬絲的電阻,操作過程分以下三個步驟：（請填寫第②步操作）

①將紅、黑表筆分別插入多用電表的“+”、“-”插孔；選擇電阻擋“×1”；

②__________________________________________________________________;

③把紅黑表筆分別與螺線管金屬絲的兩端相接,多用電表的示數如圖9(a)所示.

圖9

（2）根據多用電表示數,為了減少實驗誤差,并在實驗中獲得較大的電壓調節范圍,應從圖9(b)的A、B、C、D四個電路中選擇____________電路來測量金屬絲電阻；

（3）他們使用千分尺測量金屬絲的直徑，示數如圖10所示，金屬絲的直徑為_________mm.

圖10

（4）根據多用電表測得的金屬絲電阻值，可估算出繞制這個螺線管所用金屬絲的長度約為___________m.(結果保留兩位有效數字)

（5）他們正確連接電路，接通電源后，調節滑動變阻器，發現電流表始終無示數.請設計一種方案,利用多用電表檢查電路故障并寫出判斷依據.(只需寫出簡要步驟)

______________________________________________________________________.

選考題12. (適合選擇3-4模塊的考生)圖8是一列簡諧橫波在某時刻的波形圖，已知圖中b位置的質點起振時間比a位置的質點晚0.5s,b和c之間的距離是5m,則此列波的波長和頻率應分別為

圖8

A.5m,1Hz            B.10m,2Hz            C.5m,2Hz             D.10m,1Hz

選考題11. (適合選擇3-4模塊的考生)關于光的性質，下列說法正確的是

A.光的介質中的速度大于光在真空中的速度

B.雙縫干涉說明光具有波動性

C.光在同種均勻介質中沿直線傳播

D.光的偏振現象說明光是縱波