如图所示，光滑且足够长的平行金属导轨MN和PQ固定在同一水平面上，两导轨间距离L=0.2m，电阻R₁=0.4Ω，导轨上静止放置一质量m=0.1kg，电阻R₂=0.1Ω的金属杆ab，导轨电阻忽略不计，整个装置处在磁感应强度B₁=0.5T的匀强磁场中，磁场的方向竖直向下，现用一外力F沿水平方向拉杆ab，使之由静止开始运动，最终以8m/s的速度做匀速直线运动．若此时闭合开关S，释放的α粒子经加速电场C加速从a孔对着圆心O进入半径r=

3

m的固定圆筒中（筒壁上的小孔a只能容一个粒子通过），圆筒内有垂直水平面向下的磁感应强度为B₂的匀强磁场，α粒子每次与筒壁发生碰撞均无电荷迁移，也无机械能损失．（α粒子质量m≈6.4×10^-23kg，电荷量q=3.2×10^-19C）．求：
（1）ab杆做匀速直线运动过程中，外力F的功率；
（2）α射线源Q是钍核

294 63

Th发生衰变生成镭核

295 56

Ha并粒出一个α粒子，完成下列钍核的衰变方程

256 60

Th→

258 58

Ra+；
（3）若α粒子与圆筒壁碰撞5次后恰又从a孔背离圆心射出，忽略α粒子进入加速电场的初速度，求磁感应强度B₂．

[选做题]本题包括A、B、C三小题，请选定其中两题，并在相应的答题区域内作答．若三题都做，则按A、B两题评分．
A．（选修模块3-3）
（1）由以下数据能估算出水分子直径的是______
A．水的质量、水的体积和阿伏加德罗常数
B．水的质量、水的密度和阿伏加德罗常数
C．水的摩尔质量和阿伏加德罗常数


D．水的摩尔体积和阿伏加德罗常数
（2）如图乙所示，用一根与绝热活塞相连的细线将绝热气缸悬挂在某一高度静止不动，气缸开口向上，内封闭一定质量的气体（分子间的相互作用力忽略不计），缸内活塞可以无摩擦移动且不漏气，现将细线剪断，让气缸自由下落，下列说法正确的是______
A．气体压强减小，气体对外界做功
B．气体压强增大，外界对气体做功
C．气体体积增大，气体内能减小
D．气体体积减小，气体内能增大
（3）如图甲所示，一圆柱形绝热气缸竖直放置，通过绝热活塞封闭着一定质量的理想气体．活塞的质量为m，横截面积为S，此时活塞处于平衡状态，气体的温度为T₁．现通过电热丝缓慢加热气体，在气体吸收热量为Q的过程中，气体对活塞做功的大小为W．已知大气压强为p₀，重力加速度为g，不计活塞与气缸的摩擦．求：
①气体的压强；
②加热过程中气体的内能增加量；
B．（选修模块3-4）
（1）下列说法中正确的是______．
A．激光比普通光源的相干性好
B．紫外线在水中的传播速度大于红外线在水中的传播速度
C．在光的衍射实验中，出现明条纹的地方光子到达的概率较大
D．接收电磁波时首先要进行调频
（2）一列沿x轴正方向传播的简谐横波，t=0时刻的波形如图中实线所示，t=0.2s时刻的波形如图丙中虚线所示，则：
A．质点P的运动方向向右
B．波的周期可能为0.27s
C．波的传播速度可能为630m/s
D．波的频率可能为1.25Hz
（3）如图丁所示，ABC为玻璃三棱镜的横截面，∠A=30°，∠B=60°，BC=3cm，一条平行于AC边的光线从O点垂直射向棱镜，OC=2cm，已知棱镜对光的折射率为n=1.5，试求光线在棱镜内传播的最短时间是多少？
C． （选修模块3-5）
（1）正电子（PET）发射计算机断层显像的基本原理是：将放射性同位素

158

O注入人体，参与人体的代谢过程．

158

O在人体内衰变放出正电子，与人体内负电子相遇而湮灭转化为一对光子，被探测器探测到，经计算机处理后产生清晰的图象．根据PET原理，回答下列问题：
①写出

158

O的衰变的方程式______．
②将放射性同位素

158

O注入人体，

158

O的主要用途______
A．利用它的射线       B．作为示踪原子
C．参与人体的代谢过程  D．有氧呼吸
③PET中所选的放射性同位素的半衰期应______．（填“长”或“短”或“长短均可”）
（2）一辆小车在光滑水平面上以v₁=1m/s的速度向右运动，小车的质量为M=100kg，一质量为m=50kg的人从小车的右端迎面跳上小车，接触小车前的瞬间人的水平速度大小为v₂=5.6m/s．求人跳上小车后，人和小车的共同速度和人跳上小车的过程中人对小车做的功．