20. (18分)如图13所示，在一光滑水平的桌面上，放置一质量为M，宽为L的足够长“U”型框架，其ab部分电阻为R，框架其它部分的电阻不计。垂直框架两边放一质量为m、电阻为R的金属棒cd，它们之间的动摩擦因数为μ，棒通过细线跨过一定滑轮与劲度系数为k的另一端固定的轻弹簧相连。开始弹簧处于自然状态，框架和棒均静止。现在让框架在大小为2μmg的水平拉力作用下，向右做加速运动，引起棒的运动可看成是缓慢的。水平桌面位于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度为B。问：

（1）框架和棒刚开始运动的瞬间，框架的加速度为多大？

（2）框架最后做匀速运动（棒处于静止状态）时的速度多大？

（3）若框架通过位移S 后开始匀速，已知弹簧的弹性势能的表达式为 k x²  (x为弹簧的形变量)，则在框架通过位移 s 的过程中，回路中产生的电热为多少？

计算题专项训练（十一）

19.（13分）美国东部时间2007年9月27日早7时20分，美国航空航天局(NASA)的“黎明”号探测器从佛罗里达州肯尼迪航天中心顺利升空，计划在未来8年时间里飞抵位于小行星带的终点站。“黎明”号探测器使用离子发动机, 与传统的航天器化学燃料发动机不同，新型发动机将太阳能转化为电能，再通过电能电离惰性气体氙气的原子，产生时速达14.32万千米的离子流作为推动力, “黎明”号上安装了3个离子推进器和2个巨大的太阳能板，双翼间距近20米，足以为它提供穿越太空的能量，燃料利用效率是传统化学燃料发动机的10倍。 离子推进器是新一代航天动力装置，可用于卫星姿态控制和轨道修正。推进剂从图12中P处注入，在A处电离出正离子，BC之间加有恒定电压，正离子进入B时的速度忽略不计，经加速后形成电流为I的离子束后喷出。已知推进器获得的推力为F，单位时间内喷出的离子质量为J, 为研究问题方便，假定离子推进器在太空中飞行时不受其他外力，忽略推进器运动速度。

    (1)求加在BC间的电压U;

    (2)为使离子推进器正常运行，必须在出口D处向正离子束注入电子，试解释其原因。

18.（18分）示波器的核心部分为示波管，如图11中甲所示, 真空室中电极K发出电子(初速不计)，经过电压为U₁的加速电场后，由小孔S沿水平金属板A、B间的中心线射入板中。板长L ，相距为d ，在两板间加上如图11乙所示的正弦交变电压，前半个周期内B板的电势高于A板的电势，电场全部集中在两板之间，且分布均匀。在每个电子通过极板的极短时间内，电场可看作恒定的。在两极板右侧且与极板右端相距D处有一个与两板中心线垂直的荧光屏，中心线正好与屏上坐标原点相交。当第一个电子到达坐标原点O时，使屏以速度v沿－x方向运动，每经过一定的时间后，在一个极短时间内它又跳回到初始位置，然后重新做同样的匀速运动。 (已知电子的质量为m ，带电量为e , 不计电子重力)。求：

(1) 电子进入A、B板时的初速度；

(2) 要使所有的电子都能打在荧光屏上，图乙中电压的最大值U₀需满足什么条件?

 (3) 要使荧光屏上始终显示一个完整的波形，荧光屏必须每隔多长时间回到初始位置? 计算这个波形的峰值和长度. 在如图11丙所示的x - y坐标系中画出这个波形。

（2）已知宇航员及其设备的总质量为M，宇航员通过向后喷出氧气而获得反冲力，每秒钟喷出的氧气质量为m。为了简化问题，设喷射时对气体做功的功率恒为P，在不长的时间内宇航员及其设备的质量变化很小，可以忽略不计。求喷气秒后宇航员获得的动能。

（1）若已知地球半径为R，地球表面重力加速度为g。“神舟7号”载人飞船上的宇航员离开飞船后身上的速度计显示其对地心的速度为，求该宇航员距离地球表面的高度。

17．（14分） 我国将于2008年下半年发射围绕地球做圆周运动的“神舟七号”载人飞船。 届时，神舟七号将重点突破航天员出舱活动（太空行走如图10）技术。从神舟七号开始，我国进入载人航天二期工程。在这一阶段里，将陆续实现航天员出舱行走、空间交会对接等科学目标。

3.50

从上面的实验数据，请你猜测弹簧的弹性势能E_P与弹簧长度的压缩量x之间有何关系？为什么？_____________________________________________________________________________________________________________________________________________。

计算题专项训练（十一）姓名                         

3.01

2.48

2.01