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22.(17分) (1)在彈性限度內(nèi)，彈簧彈力的大小與彈簧伸長(或縮短)的長度的比值，叫做彈簧的勁度系數(shù)。為了測量一輕彈簧的勁度系數(shù)，某同學(xué)進(jìn)行了如下實(shí)驗設(shè)計：如圖所示，將兩平行金屬導(dǎo)軌水平固定在豎直向下的勻強(qiáng)磁場中，金屬桿ab與導(dǎo)軌接觸良好，水平放置的輕彈簧一端固定于O點(diǎn)，另一端與金屬桿連接并保持絕緣。在金屬桿滑動的過程中，彈簧與金屬桿、金屬桿與導(dǎo)軌均保持垂直，彈簧的形變始終在彈性限度內(nèi)，通過減小金屬桿與導(dǎo)軌之間的摩擦和在彈的形變較大時讀數(shù)等方法，使摩擦對實(shí)驗結(jié)果的影響可忽略不計。

請你按要求幫助該同學(xué)解決實(shí)驗所涉及的兩個問題。

①幫助該同學(xué)完成實(shí)驗設(shè)計。請你用低壓直流電源（）、滑動變阻器()、電流表（）、開關(guān)（）設(shè)計一電路圖，畫在圖中虛線框內(nèi)，并正確連在導(dǎo)軌的C、D兩端。

②若已知導(dǎo)軌間的距離為d,勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,正確連接電路后，閉合開關(guān)，使金屬桿隨擋板緩慢移動，當(dāng)移開擋板且金屬桿靜止時，測出通過金屬桿的電流為I₁,記下金屬桿的位置，斷開開關(guān)，測出彈簧對應(yīng)的長度為x₁;改變滑動變阻器的阻值，再次讓金屬桿靜止時，測出通過金屬桿的電流為I₂,彈簧對應(yīng)的長度為x₂,則彈簧的勁度系數(shù)k=__________.

（2）氣墊導(dǎo)軌(如圖甲)工作時，空氣從導(dǎo)軌表面的小孔噴出，在導(dǎo)軌表面和滑塊內(nèi)表面之間形成一層薄薄的空氣層，使滑塊不與導(dǎo)軌表面直接接觸，大大減小了滑塊運(yùn)動時的阻力。為了驗證動量守恒定律，在水平氣墊導(dǎo)軌上放置兩個質(zhì)量均為a的滑塊，每個滑塊的一端分別與穿過打點(diǎn)計時器的紙帶相連，兩個打點(diǎn)計時器所用電源的頻率均為b.氣墊導(dǎo)軌正常工作后，接通兩個打點(diǎn)計時器的電源，并讓兩滑塊以不同的速度相向運(yùn)動，兩滑塊相碰后粘在一起繼續(xù)運(yùn)動。圖乙為某次實(shí)驗打出的、點(diǎn)跡清晰的紙帶的一部分，在紙帶上以同間的6個連續(xù)點(diǎn)為一段劃分紙帶，用刻度尺分別量出其長度s₁、s₂和s₃.若題中各物理量的單位均為國際單位，那么，碰撞前兩滑塊的動量大小分別為_________、_________，兩滑塊的總動量大小為_________；碰撞后兩滑塊的總動量大小為_________。重復(fù)上述實(shí)驗，多做幾次。若碰撞前、后兩滑塊的總動量在實(shí)驗誤差允許的范圍內(nèi)相等，則動量守恒定律得到驗證。

22.(17分) (1)在彈性限度內(nèi)，彈簧彈力的大小與彈簧伸長(或縮短)的長度的比值，叫做彈簧的勁度系數(shù)。為了測量一輕彈簧的勁度系數(shù)，某同學(xué)進(jìn)行了如下實(shí)驗設(shè)計：如圖所示，將兩平行金屬導(dǎo)軌水平固定在豎直向下的勻強(qiáng)磁場中，金屬桿ab與導(dǎo)軌接觸良好，水平放置的輕彈簧一端固定于O點(diǎn)，另一端與金屬桿連接并保持絕緣。在金屬桿滑動的過程中，彈簧與金屬桿、金屬桿與導(dǎo)軌均保持垂直，彈簧的形變始終在彈性限度內(nèi)，通過減小金屬桿與導(dǎo)軌之間的摩擦和在彈的形變較大時讀數(shù)等方法，使摩擦對實(shí)驗結(jié)果的影響可忽略不計。

請你按要求幫助該同學(xué)解決實(shí)驗所涉及的兩個問題。

①幫助該同學(xué)完成實(shí)驗設(shè)計。請你用低壓直流電源（）、滑動變阻器()、電流表（）、開關(guān)（）設(shè)計一電路圖，畫在圖中虛線框內(nèi)，并正確連在導(dǎo)軌的C、D兩端。

②若已知導(dǎo)軌間的距離為d,勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,正確連接電路后，閉合開關(guān)，使金屬桿隨擋板緩慢移動，當(dāng)移開擋板且金屬桿靜止時，測出通過金屬桿的電流為I₁,記下金屬桿的位置，斷開開關(guān)，測出彈簧對應(yīng)的長度為x₁;改變滑動變阻器的阻值，再次讓金屬桿靜止時，測出通過金屬桿的電流為I₂,彈簧對應(yīng)的長度為x₂,則彈簧的勁度系數(shù)k=__________.

（2）氣墊導(dǎo)軌(如圖甲)工作時，空氣從導(dǎo)軌表面的小孔噴出，在導(dǎo)軌表面和滑塊內(nèi)表面之間形成一層薄薄的空氣層，使滑塊不與導(dǎo)軌表面直接接觸，大大減小了滑塊運(yùn)動時的阻力。為了驗證動量守恒定律，在水平氣墊導(dǎo)軌上放置兩個質(zhì)量均為a的滑塊，每個滑塊的一端分別與穿過打點(diǎn)計時器的紙帶相連，兩個打點(diǎn)計時器所用電源的頻率均為b.氣墊導(dǎo)軌正常工作后，接通兩個打點(diǎn)計時器的電源，并讓兩滑塊以不同的速度相向運(yùn)動，兩滑塊相碰后粘在一起繼續(xù)運(yùn)動。圖乙為某次實(shí)驗打出的、點(diǎn)跡清晰的紙帶的一部分，在紙帶上以同間的6個連續(xù)點(diǎn)為一段劃分紙帶，用刻度尺分別量出其長度s₁、s₂和s₃.若題中各物理量的單位均為國際單位，那么，碰撞前兩滑塊的動量大小分別為_________、_________，兩滑塊的總動量大小為_________；碰撞后兩滑塊的總動量大小為_________。重復(fù)上述實(shí)驗，多做幾次。若碰撞前、后兩滑塊的總動量在實(shí)驗誤差允許的范圍內(nèi)相等，則動量守恒定律得到驗證。

如圖所示，寬為L的光滑長金屬導(dǎo)軌固定在豎直平面內(nèi)，不計電阻。將兩根質(zhì)量均為m的水平金屬桿ab、cd用長h的絕緣輕桿連接在一起，放置在軌道上并與軌道接觸良好，ab電阻R，cd電阻2R。虛線上方區(qū)域內(nèi)存在水平方向的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度B。

（1）閉合電鍵，釋放兩桿后能保持靜止，則ab桿受的磁場力多大？

（2）斷開電鍵，靜止釋放金屬桿，當(dāng)cd桿離開磁場的瞬間，ab桿上焦耳熱功率為P，則此時兩桿速度為多少？

（3）斷開電鍵，靜止釋放金屬桿，若磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時間變化規(guī)律為B=kt（k為已知常數(shù)），求cd桿離開磁場前，兩桿內(nèi)的感應(yīng)電流大小。某同學(xué)認(rèn)為：上述情況中磁通量的變化規(guī)律與兩金屬桿靜止不動時相同，可以采用Δφ=ΔB·Lh 計算磁通量的改變量……該同學(xué)的想法是否正確？若正確，說明理由并求出結(jié)果；若不正確，說明理由并給出正確解答。