21.(18分)

(1)①3.2(3分)

　　 ②乙(2分)　　 如图(2分)

　　 ③实验前未平衡摩擦力(2分)

(2)①A(2分)

C(2分)

E(2分)　

　　 ②D (3分)

24．(20分)

如图15所示，固定在上、下两层水平面上的平行金属导轨MN、M′N′和OP、O′P′间距都是l，二者之间固定两组竖直半圆形轨道PQM和P′Q′M′，两轨道间距也均为l，且PQM和P′Q′M′的竖直高度均为4R，两个半圆形轨道的半径均为R。轨道的QQ′端、MM′端的对接狭缝宽度可忽略不计，图中的虚线为绝缘材料制成的固定支架，能使导轨系统位置固定。

将一质量为m的金属杆沿垂直导轨方向放在下层金属导轨的最左端OO′位置，金属杆在与水平成θ角斜向上的恒力作用下沿导轨运动，运动过程中金属杆始终与导轨垂直，且接触良好。当金属杆通过4R距离运动到导轨末端PP′位置时其速度大小v_P=4。金属杆和导轨的电阻、金属杆在半圆轨道和上层水平导轨上运动过程中所受的摩擦阻力，以及整个运动过程中所受空气阻力均可忽略不计。

(1)已知金属杆与下层导轨间的动摩擦因数为μ，求金属杆所受恒力F的大小；

(2)金属杆运动到PP′位置时撤去恒力F，金属杆将无碰撞地水平进入第一组半圆轨道PQ和P′Q′，又在对接狭缝Q和Q′处无碰撞地水平进入第二组半圆形轨道QM和Q′M′的内侧，求金属杆运动到半圆轨道的最高位置MM′时，它对轨道作用力的大小；

(3)若上层水平导轨足够长，其右端连接的定值电阻阻值为r，导轨处于磁感应强度为B、方向竖直向下的匀强磁场中。金属杆由第二组半圆轨道的最高位置MM′处，无碰撞地水平进入上层导轨后，能沿上层导轨滑行。求金属杆在上层导轨上能滑行的最大距离。

23．(18分)

示波管是示波器的核心部分，它主要由电子枪、偏转系统和荧光屏三部分组成，如图14甲所示。电子枪具有释放出电子并使电子聚集成束以及加速的作用；偏转系统使电子束发生偏转；电子束打在荧光屏形成光迹。这三部分均封装于真空玻璃壳中。已知电子的电荷量e＝1.6×10^-19 C，质量m＝0.91×10^-30 kg，电子所受重力及电子之间的相互作用力均可忽略不计，不考虑相对论效应。

(1)电子枪的三级加速可以简化为如图14乙所示的加速电场，若从阴极逸出电子的初速度可忽略不计，要使电子被加速后的动能达到1.6×10^-16J，求加速电压U₀为多大；

(2)电子被加速后进入偏转系统，若只考虑电子沿Y(竖直)方向的偏转情况，偏转系统可以简化为如图14丙所示的偏转电场。偏转电极的极板长l＝4.0 cm，两板间距离d＝1.0 cm，极板右端与荧光屏的距离L＝18 cm，当在偏转电极U上加u＝480 sin100πt V的正弦交变电压时，如果电子进入偏转系统的初速度v₀=3.0×10⁷ m/s，求电子打在荧光屏上产生亮线的最大长度；

(3)如图14甲所示，电子枪中灯丝用来加热阴极，使阴极发射电子。控制栅极的电势比阴极低，调节阴极与控制栅极之间的电压，可控制通过栅极电子的数量。现要使电子打在荧光屏上电子的数量增加，应如何调节阴极与控制栅极之间的电压。

电子枪中A₁、A₂和A₃三个阳极除了对电子加速外，还共同完成对电子束的聚焦作用，其中聚焦的电场可简化为如图14丁所示的电场，图中的虚线是该电场的等势线。请说明聚焦电场如何实现对电子束的聚焦作用。

22．(16分)

如图13所示，水上滑梯由斜槽AB和水平槽BC构成，AB与BC圆滑连接，斜槽AB的竖直高度H=15m，BC面高出水面的距离h=0.80m。一个质量m=50kg的游戏者从滑梯顶端A点由静止滑下，g取10m/s²。

(1)若忽略游戏者下滑过程中所受的一切阻力，求游戏者从滑梯顶端A点由静止滑下到斜槽底端B点的速度大小；

(2)若由于阻力的作用，游戏者从滑梯顶端A点由静止滑下到达滑梯末端C点时的速度大小v_C=15m/s，求这一过程中游戏者克服阻力做的功；

(3)若游戏者滑到滑梯末端C点以v_C=15m/s的速度水平飞出，求他从C点水平飞出到落入水中时，他在空中运动过程中水平方向的位移。

21．(18分)

(1)如图9所示为“验证碰撞中的动量守恒”的实验装置。

①下列说法中不符合本实验要求的是　　　 。(选填选项前面的字母)

A．入射球比靶球质量大或者小均可，但二者的直径必须相同

B．在同一组实验的不同碰撞中，每次入射球必须从同一高度由静止释放

C．安装轨道时，轨道末端必须水平

D．需要使用的测量仪器有天平和刻度尺

②实验中记录了轨道末端在记录纸上的竖直投影为O点，经多次释放入射球，在记录纸上找到了两球平均落点位置为M、P、N，并测得它们到O点的距离分别为OM、OP和ON。已知入射球的质量为m₁，靶球的质量为m₂，如果测得近似等于　　　 ，则认为成功验证了碰撞中的动量守恒。

(2)用一段长为80cm的金属丝做“测定金属的电阻率”的实验。

①用多用表粗测电阻丝的电阻，结果如图10所示，由此可知电阻丝电阻的测量值约为_______Ω。

②用螺旋测微器测量金属丝的直径，结果如图11所示，由此可知金属丝直径的测量结果为_______mm。

③在用电压表和电流表测金属丝的电阻时，提供下列供选择的器材：

A．直流电源(电动势约为4.5V，内阻很小)

B．电压表(量程0~3V，内阻约3kΩ)

C．电压表(量程0~15V，内阻约15kΩ)

D．电流表(量程0~0.6A，内阻约0.125Ω)

E．电流表(量程0~3A，内阻约0.025Ω)

F．滑动变阻器(阻值范围0~15Ω，最大允许电流1A)

G．滑动变阻器(阻值范围0~200Ω，最大允许电流2A)

H．开关、导线。

要求有较高的测量精度，并能测得多组数据，在供选择的器材中，电流表应选择_____，电压表应选择_____，滑动变阻器应选择____。(填字母代号)

④根据上面选择的器材，完成图12中实验电路的连接。

20．如图8所示，在光滑的水平面上有一质量为M、倾角为θ的光滑斜面体，它的斜面上有一质量为m的物块沿斜面下滑。关于物块下滑过程中对斜面压力大小的解答，有如下四个表达式。要判断这四个表达式是否合理，你可以不必进行复杂的计算，而根据所学的物理知识和物理方法进行分析，从而判断解的合理性或正确性。根据你的判断，下述表达式中可能正确的是

A．　 B．　 　C．　　 D．

19．如图7所示，M、N为两条沿竖直方向放置的直导线，其中有一条导线中通有恒定电流，另一条导线中无电流。一带电粒子在M、N两条直导线所在平面内运动，曲线ab是该粒子的运动轨迹。带电粒子所受重力及空气阻力均可忽略不计。关于导线中的电流方向、粒子带电情况以及运动的方向，下列说法有可能的是

A．M中通有自上而下的恒定电流，带负电的粒子从a点向b点运动

B．M中通有自上而下的恒定电流，带正电的粒子从a点向b点运动

C．N中通有自上而下的恒定电流，带正电的粒子从b点向a点运动

D．N中通有自上而下的恒定电流，带负电的粒子从a点向b点运动

17．如图6所示，将一个筛子用四根弹簧支起来(后排的两根弹簧未画出)，筛子上装一个电动偏心轮，这就做成了一个共振筛。工作时偏心轮被电动机带动匀速转动，从而给筛子施加与偏心轮转动周期相同的周期性驱动力，使它做受迫振动。现有一个固有周期为0.80s的共振筛，电动偏心轮的转速是80r/min，在使用过程中发现筛子做受迫振动的振幅较小。已知增大偏心轮电动机的输入电压，可使其转速提高；增加筛子的质量，可以增大筛子的固有周期。下列做法中可能实现增大筛子做受迫振动的振幅的是

A．适当增大筛子的质量　

B．适当增大偏心轮电动机的输入电压

C．适当增大筛子的质量同时适当增大偏心轮电动机的输入电压

D．适当减小筛子的质量同时适当减小偏心轮电动机的输入电压

17．图5甲是某小型家用电器电源部分的主要工作电路图，工作时Ⅰ部分变压器原线圈A、B两端与输出电压为220V的交流电源相连接，通过电路元件的工作最后在Ⅲ部分E、F两端输出6.0V的直流电。当A、B两端输入如图5乙所示的交变电压时，在Ⅱ部分的M、N两端输出的电压如图5丙所示。Ⅲ部分中的自感线圈L的直流电阻可忽略不计，关于该电路元件及其工作过程，下列说法中正确的是

A．Ⅰ部分的变压器是降压变压器　　　　　

B．Ⅲ部分的自感线圈L的作用是阻碍直流成分，导通交流成分

C．Ⅲ部分的电容器C的作用是阻碍交流成分，导通直流成分

D． M、N两端输出电压的有效值为2U₀

16．在研究宇宙发展演变的理论中，有一种学说叫做“宇宙膨胀说”，这种学说认为引力常量G在缓慢地减小。假设月球绕地球做匀速圆周运动，且它们的质量始终保持不变，根据这种学说当前月球绕地球做匀速圆周运动的情况与很久很久以前相比

A．周期变大　　　　　 B．角速度变大　　　 C．轨道半径减小　　　 D．速度变大