20．某同学利用如图甲所示的装置做“验证机械能守恒定律的实验”，在本实验中：

（1）现有器材、打点计时器、学生电源、铁架台（包括铁夹）、纸带、附夹子的重锤、刻度尺、秒表、导线若干，其中此实验不需要使用的器材是秒表．
实验中产生误差的主要原因是摩擦（选填“空气”或“摩擦”）阻力的影响．
（2）若实验中所用重锤的质量为m，打点计时器打所用交流电源的周期为T，如图乙是正确操作得到纸带的一部分，图中O不是打点计时器打的第一个点，O、A、B、C、D、E、F分别是连续的计时点，测出各点到O点的距离分别为s_A、s_B、s_C、s_D、s_E、s_F，当地的重力加速度为g，则从打下计时点A到E的过程中，重锤的重力势能的减少量为mg（s_E-s_A）．动能的增加量为$\frac{m}{8{T}^{2}}$[（s_F-s_D）²-${s}_{B}^{2}$]．
（3）在实验中打点计时器所接交流电频率为50Hz，当地重力加速度g=9.8m/s²，实验选用的重物质量m=1kg，纸带上打点计时器打下的连续计时点A、B、C到打下第一点O的距离如图丙所示，则从打下O点至B点的过程中，重物重力势能的减少量△E_p=2.55J，动能的增加量△E_k=2.50J．（计算结果均保留3位有效数字）
（4）通过计算发现，△E_p大于△E_k（选填“小于”、“大于”或“等于”），这是因为重物下落过程中受到摩擦阻力作用．

19．用自由落体验证机械能守恒定律的实验装置如图所示．
（1）为进行该实验，备有下列器材可供选择
铁架台、打点计时器、复写纸片、纸带、低压直流电源、天平、秒表、导线、开关．其中不必要的器材是低压直流电源、天平、秒表．缺少的器材是交流电源、刻度尺与重物．
（2）关于该实验，下列说法正确的是B
A．重物应选用密度小的物体
B．两个限位孔应在同一竖直线上
C．打点计时器应接低压直流电源
D．应先释放纸带，后接通电源
（3）若实验中所用重物的质量m=1㎏，打点时间间隔为0.02s，打出的纸带如图所示，O、A、B、C、D为相邻的几点，测的OA=0.78cm、OB=1.79cm、OC=3.14cm、OD=4.90cm，查出当地的重力加速度g=9.80m/s²，则重物在B点时的动能E_KB=0.174J从开始下落到B点的过程中，重物的重力势能减少量是0.175J．

18．在“探究动能与重力势能的转化和守恒”的实验中采用重物自由下落的方法：
（1）实验供选择的重物有以下四个，应选择C．
A．质量为100g的木球            B．质量为10g的砝码
C．质量为200g的钩码            D．质量为10g的塑料球
（2）实验中不一定（填一定或不一定）要用天平测量重物的质量．
（3）若某次实验中使用质量m=1kg的重物自由下落，得到如图所示的纸带，相邻计数点间的时间间隔为0.04s．那么从打点计时器打下起点O到打下B点的过程中，重物重力势能的减少量△Ep=2.33J （g=10m/s²，保留三位有效数字），此过程中重物动能的增加量△Ek=2.26J（保留三位有效数字）．由此可得到的结论是在误差允许范围内，重物的机械能守恒．

17．在验证机械能守恒定律实验中打出的一条纸带，如图所示，A、B、C、D、E为打点计时器连续打出的五个点，O为起始点，假设各点到O点的距离分别为x₁、x₂、x₃、x₄和x₅（单位均为：m），打点计时器每间隔T（s）时间打一个点，重锤的质量为m（kg），且当地的重力加速度g．则：

（1）当打点计时器打下D点时物体的重力势能减少△E_p=mgx₄J，动能的增量为△E_k=$\frac{m（{x}_{5}-{x}_{3}）^{2}}{8{T}^{2}}$J，若实验过程操作无误，则△E_p略大于△E_k（填“等于”、“略大于”或“略小于”）．
（2）此实验的主要误差来源于实验中存在打点计时器与纸带的摩擦以及空气对重锤的阻力．
（3）若以重锤下落的高度和当地重力加速度的乘积gh为横坐标，以$\frac{{v}^{2}}{2}$为纵坐标，根据纸带上的一系列点算出相关各点的速度v，量出对应下落距离h，则在下列各图象中能正确反映重锤下落过程的是C

（4）在此实验中，现提供以下器材：打点计时器、交流低压电源、导线若干、秒表、纸带、带夹子的重物、天平、铁架台，其中一定用不到的器材是秒表，还缺少的是刻度尺．
（5）下列是关于该实验的几个重要步骤，请按照操作重新排列顺序：②⑥⑤④③①
①整理实验器材； ②固定打点计时器；  ③重复实验，分析纸带； ④放开纸带，让重锤下落；  ⑤接通电源，打点计时器开始工作；   ⑥将挂有重锤的纸带穿过打点计时器．

16．在直角坐标系xOy中，y轴左侧有一对带小孔的竖直平行金属板M、N分别与圆形金属线圈的首尾两端相接，两小孔连线在x轴上，如图，线圈面积S=0.2m²，匝数n=100，线圈内有垂直纸面向里且随时间均匀增大的匀强磁场，磁感应强度B₀=1.5+0.625t（T）．y轴右侧有一足够长、宽度d=0.3m的电磁复合场区域，其中匀强电场的场强E=50N/C、方向竖直向下，匀强磁场的磁感应强度大小B=2.5T、方向垂直纸面向里．一带正电微粒从M板的小孔处由静止释放，微粒沿x轴正方向垂直进入复合场区域时恰好不发生偏转．不计空气阻力和重力作用，求：
（1）该微粒比荷$\frac{q}{m}$的大小；
（2）当只撤去复合场区域的磁场时，该微粒穿出电场区域点的坐标；
（3）当只撤去复合场区域的电场时，该微粒穿出磁场区域时速度方向的偏转角θ．

15．如图甲所示，在平行边界MN、PQ之间存在宽度为L的匀强电场，电场周期性变化的规律如图乙所示，取竖直向下为电场正方向；在平行边界MN、EF之间存在宽度为s、方向垂直纸面向里的匀强磁场区域Ⅱ，在PQ右侧有宽度足够大、方向垂直纸面向里的匀强磁场区域Ⅰ．在区域Ⅰ中距PQ距离为L的A点，有一质量为m、电荷量为q、重力不计的带正电粒子以初速度v₀沿竖直向上方向开始运动，以此作为计时起点，再经过一段时间粒子又恰好回到A点，如此循环，粒子循环运动一周，电场恰好变化一个周期，已知粒子离开区域Ⅰ进入电场时，速度恰好与电场方向垂直，sin 53°=0.8，cos 53°=0.6．

（1）求区域Ⅰ的磁场的磁感应强度大小B₁．
（2）若E₀=$\frac{4m{{v}_{0}}^{2}}{3qL}$，要实现上述循环，确定区域Ⅱ的磁场宽度s的最小值以及磁场的磁感应强度大小B₂．
（3）若E₀=$\frac{4m{{v}_{0}}^{2}}{3qL}$，要实现上述循环，求电场的变化周期T．

14．如图所示，在x＜0的区域存在沿x轴正方向的匀强电场，电场强度大小为E=$\frac{q{B}^{2}d}{m}$，在x＞0的区域Ⅰ、Ⅱ中存在磁感应强度等大反向的有界匀强磁场，区域Ⅰ的宽度为d，磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向外．现将一质量为m、电荷量为q的带正电粒子在x轴上某处由静止释放，不计粒子重力．求：
（1）在x轴负半轴上由静止释放的粒子的释放位置坐标满足什么条件时，粒子不能到达磁场区域Ⅱ；
（2）在（1）中恰好不能到达磁场区域Ⅱ的粒子，从释放到第二次经过y轴运动的时间；
（3）在坐标（-$\frac{2}{3}$d，0）处释放的粒子从释放至第n次回到出发点所需要的时间．

13．如图所示，正三角形ABC区域内存在垂直纸面的匀强磁场（未画出），磁感应强度为B=$\frac{2\sqrt{3}m{v}_{0}}{3qL}$，△ABC的边长为L，O为BC边的中点．大量质量为m、速度为v₀的粒子从O点沿不同的方向垂直于磁场方向射入该磁场区域（不计粒子重力），则从AB边和AC边射出的粒子在磁场中的运动时间可能为（　　）

A．

$\frac{\sqrt{3}πL}{3{v}_{0}}$

B．

$\frac{\sqrt{3}πL}{6{v}_{0}}$

C．

$\frac{\sqrt{3}πL}{9{v}_{0}}$

D．

$\frac{\sqrt{3}πL}{12{v}_{0}}$

12．（1）如图（甲）所示为某同学所安装的“验证牛顿第二定律”的实验装置，若在图示状态下开始做实验，请从该同学的装置和操作中指出存在的问题或错误①应将电池改为交流电；②没有平衡摩擦力；③小车应靠近打点计时器端；（至少写三项）

（2）图乙是①中更正后实验打出的一条纸带，已知打点计时器的打点周期是0.02s，纸带中数据的单位是：cm，求出小车运动加速度的大小为4.0m/s²，（计算结果保留2位有效数字）

11．某小型实验水电站输出功率是20kW，输电线路总电阻是5Ω．
（1）若采用400V输电，求输电线路损耗的功率．
（2）若改用10000V高压输电，用户端利用n₁：n₂=45：1的变压器降压，求用户得到的电压．