20.图17是某装置的垂直截面图,虚线A₁A₂是垂直截面与磁场区边界面的交线,匀强磁场分布在A₁A₂的右侧区域,磁感应强度B=0.4T,方向垂直纸面向外,A₁A₂的垂直截面上的水平线夹角为45°,在A₁A₂左侧,固定的薄板和等大的挡板均水平放置,它们与垂直截面交线分别为S₁、S₂，相距L=0.2m.在薄板上P处开一小孔,P与A₁A₂线上点D的水平距离为L.在小孔处装一个电子快门,起初快门开启,一旦有带正电微粒刚通过小孔,快门立即关闭,此后每隔T=3.0×10^-3开启一次并瞬间关闭.从S₁S₂之间的某一位置水平发射一速度为v₀的带正电微粒,它经过磁场区域后入射到P处小孔.通过小孔的微粒与挡板发生碰撞而反弹,反弹速度大小是碰前的0.5倍.

(1)经过一次反弹直接从小孔射出的微粒,其初速度v₀应为多少?

(2)求上述微粒从最初水平射入磁场到第二次离开磁场的时间.

(忽略微粒所受重力影响,碰撞过程无电荷转移,已知微粒的荷质比1.0×10³C/kg.只考虑纸面上带电微粒的运动)

图17

19.如图16所示,沿水平方向放置一条平直光滑槽,它垂直穿过开有小孔的两平行薄板,板相距3.5L, 槽内有两个质量均为m的小球A和B,球A带电量为+2p,球B带电量为-3q,两球由长为2L的轻杆相连,组成一带电系统.最初A和B分别静止于左板的两侧,离板的距离均为L.若视小球为质点,不计轻杆的质量,在两板间加上与槽平行向右的匀强电场E后(设槽和轻杆由特殊绝缘材料制成,不影响电场的分布),求：

图16

(1)球B刚进入电场时,带电系统的速度大小.

(2)带电系统从开始运动到速度第一次为零所需的时间及球A相对右板的位置.

18.如图15(a)所示,一端封闭的两条平行光滑导轨相距L,距左端L处的中间一段被弯成半径为H的1/4圆弧,导轨左右两段处于高度相差H的水平面上,圆弧导轨所在区域无磁场,右段区域在匀强磁场B₀,左段区域存在均匀分布但随时间线性变化的磁场B(t),如图15(b)所示,两磁场方向均竖直向上.在圆弧顶端,放置一质量为m的金属棒ab.与导轨左段形成闭合回路.从金属棒下滑开始计时,经过时间t₀滑到圆弧底端.设金属棒在回路中的电阻为R,导轨电阻不计,重力加速度为g.

(1)问金属棒在圆弧内滑动时,回路中感应电流的大小和方向是否发生改变?为什么?

(2)求0到t₀时间内,回路中感应电流产生的焦耳热量.

(3)探讨在金属棒滑到圆弧底端进入匀强磁场B₀的一瞬间,回路中感应电流的大小和方向.

图15

17.如图14所示,在同一竖直平面上,质量为2m的小球A静止在光滑斜面的底部,斜面高度为H=2L,小球受到弹簧的弹性力作用后,沿斜面向下运动,离开斜面后,达到最高点与静止悬挂在此处的小球B发生弹性碰撞,碰撞后球B刚好能摆到与悬点O同一高度,球A沿水平方向抛射落在水平面C上的P点,O点的投影O′与P的距离为L/2.已知球B质量为m,悬绳长L,视两球为质点,重力加速度为g,不计空气阻力.求：

图14

(1)球B在两球碰撞后一瞬间的速度大小;

(2)球A在两球碰撞前一瞬间的速度大小;

(3)弹簧的弹性力对球A所做的功.

16.土星周围有许多大小不等的岩石颗粒，其绕土星的运动可视为圆周运动，其中有两个岩石颗粒A和B与土星中心的距离分别为r_A=8.0×10⁴km和r_B=1.2×10⁴km.忽略所有岩石颗粒间的相互作用.(结构可用根式表示)

(1)求岩石颗粒A和B的线速度之比.

(2)求岩石颗粒A和B的周期之比.

(3)土星探测器上有一物体,在地球上重为10N,推算出它在距土星中心3.2×10⁵km处受到土星的引力为0.38N.已知地球半径为6.4×10³km.请估算土星质量是地球质量的多少倍?

15. (1)放射性物质和的核衰变方程分别为：

+X₁

+x₂

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

(2)如图12所示,铅盒内装有能释放α、β和γ射线的放射性物质，在靠近铅盒的顶部加上电场E或磁场B，在图12(a)、(b)中分别画出射线运动轨迹的示意图.（在所画轨迹上须标明是α、β和γ中的哪种射线）

（3）带电粒子的荷质比是一个重要的物理量.某中学物理兴趣小组设计了一个实验,探究电场和磁场对电子运动轨迹的影响,以求得电子的荷质比,实验装置如图13所示得电子的荷质比，实验装置如图13所示.

 

①他们的主要实验步骤如下：

A.首先在两极板M₁M₂之间不加任何电场、磁场，开启阴极射线管电源，发射的电子束从两极板中央通过，在荧屏的正中心处观察到一个亮点;

B.在M₁M₂两极板间加合适的电场：加极性如图13所示的电压,并逐步调节增大,使荧屏上的亮点逐渐向荧屏下方偏移,直到荧屏上恰好看不见亮点为止,记下此时外加电压为U.请问本步骤的目的是什么?

C.保持步骤B中的电压U不变,对M₁M₂区域加一个大小、方向合适的磁场B，使荧屏正中心处重现亮点，试问外加磁场的方向如何？

②根据上述实验步骤，同学们正确地推算出电子的荷质比与外加电场、磁场及其他相关量的关系为.一位同学说，这表明电子的荷质比将由外加电压决定，外加电压越大则电子的荷质比越大，你认为他的说法正确吗？为什么？

14.如图11(a)所示,小车放在斜面上,车前端拴有不可伸长的细线,跨过固定在斜面边缘的小滑轮与重物相连,小车后面与打点计时器的纸带相连,起初小车停在靠近打点计时器的位置,重物到地面的距离小于小车到滑轮的距离,启动打点计时器,释放重物,小车在重物牵引下,由静止开始沿斜面向上运动,重物落地后,小车会继续向上运动一段距离,打点计时器使用的交流电频率为50Hz.图11(b)中a、b、c是小车运动纸带上的三段，纸带运动方向如箭头所示。

图11

(1)根据所提供纸带上的数据，计算打c段纸带时小车的加速度大小为____________m/s².(结果保留两位有效数字)

(2)打a段纸带时，小车的加速度是2.5m/s².请根据加速度的情况,判断小车运动的最大速度可能出现在b段纸带中的___________.

(3)如果取重力加速度10m/s²,由纸带数据可推算出重物与小车的质量比为___________.

13.实验室新进了一批低电阻的电磁螺线管，已知螺线管使用的金属丝电阻率ρ=1.7×10^-8Ωm.课外活动小组的同学设计了一个实验来测算螺线管使用的金属丝长度,他们选择了多用电表、电流表、电压表、开关、滑动变阻器、螺旋测微器。（千分尺）、导线和学生电源等.

（1）他们使用多用电表粗测金属丝的电阻,操作过程分以下三个步骤：（请填写第②步操作）

①将红、黑表笔分别插入多用电表的“+”、“-”插孔；选择电阻挡“×1”；

②__________________________________________________________________;

③把红黑表笔分别与螺线管金属丝的两端相接,多用电表的示数如图9(a)所示.

图9

（2）根据多用电表示数,为了减少实验误差,并在实验中获得较大的电压调节范围,应从图9(b)的A、B、C、D四个电路中选择____________电路来测量金属丝电阻；

（3）他们使用千分尺测量金属丝的直径，示数如图10所示，金属丝的直径为_________mm.

图10

（4）根据多用电表测得的金属丝电阻值，可估算出绕制这个螺线管所用金属丝的长度约为___________m.(结果保留两位有效数字)

（5）他们正确连接电路，接通电源后，调节滑动变阻器，发现电流表始终无示数.请设计一种方案,利用多用电表检查电路故障并写出判断依据.(只需写出简要步骤)

______________________________________________________________________.

选考题12. (适合选择3-4模块的考生)图8是一列简谐横波在某时刻的波形图，已知图中b位置的质点起振时间比a位置的质点晚0.5s,b和c之间的距离是5m,则此列波的波长和频率应分别为

图8

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

选考题11. (适合选择3-4模块的考生)关于光的性质，下列说法正确的是

A.光的介质中的速度大于光在真空中的速度

B.双缝干涉说明光具有波动性

C.光在同种均匀介质中沿直线传播

D.光的偏振现象说明光是纵波