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①某同學(xué)設(shè)計(jì)了圖5甲所示的實(shí)驗(yàn)電路圖。請(qǐng)按其將圖5乙中所示的實(shí)物連接成實(shí)驗(yàn)電路。

②實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)電流表讀數(shù)為I₁時(shí)，電壓表讀數(shù)為U₁；當(dāng)電流表讀數(shù)為I₂時(shí)，電壓表讀數(shù)為U₂。則可以求出E=             ，r=          。（用字母表示）

③在圖中畫出U-I圖線。根據(jù)圖線求出電池的電動(dòng)勢(shì)E = 　　   　V，

內(nèi)阻　     　　。

22．如圖7所示，如圖7所示，水平桌面距地面高h(yuǎn)=0.80m，桌面上放置兩個(gè)小物塊A、B，物塊B置于桌面右邊緣，桌面上另一小物塊A以初速度v₀=5.0m/s向物塊B運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過時(shí)間t=0.50s運(yùn)動(dòng)到桌面的右端時(shí)與物塊B發(fā)生碰撞，碰撞時(shí)間極短，碰后兩物塊都落到地面上。碰后物塊A落到水平地面時(shí)的水平距離x_A＝0.40 m，物塊B落到水平地面時(shí)的水平距離x_B＝0.80 m。兩物塊質(zhì)量m_A、m_B均為0.10 kg。重力加速度g取10m/s²，物塊A和B均可視為質(zhì)點(diǎn)，不計(jì)空氣阻力。求：

（1）若不放置物塊B，物塊A直接飛出桌面的水平位移的大小；

（2）物塊A與桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)m的大小；

（3）通過數(shù)據(jù)分析，物塊A與物塊B碰撞過程中，A、B所組成的系統(tǒng)機(jī)械能是否守恒。

23．如圖8所示，光滑的平行長(zhǎng)直金屬導(dǎo)軌置于水平面內(nèi)，間距為L，導(dǎo)軌左端接有阻值為R的電阻。質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒垂直跨接在導(dǎo)軌上，導(dǎo)軌和導(dǎo)體棒的電阻均不計(jì)，且接觸良好。通過沿導(dǎo)軌安裝的通電線圈，在一矩形區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向豎直向下，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B。開始時(shí)，導(dǎo)體棒靜止于磁場(chǎng)區(qū)域的右端，當(dāng)磁場(chǎng)以速度v₁勻速向右移動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體棒隨之開始運(yùn)動(dòng)，并很快達(dá)到恒定速度。已知導(dǎo)體棒在運(yùn)動(dòng)中所受到的阻力為其對(duì)地速度的k倍，設(shè)導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)中始終處于磁場(chǎng)區(qū)域內(nèi)。求：

（1）導(dǎo)體棒開始運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度a；

（2）導(dǎo)體棒所達(dá)到的恒定速度v₂；

（3）在（2）情況下每秒鐘消耗的磁場(chǎng)能。                                                                

24．如圖9甲所示，在水平放置的兩平行金屬板的右側(cè)存在著有界的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里，磁場(chǎng)邊界MN和PQ與平行板的中線OO′垂直。金屬板的下極板接地，上極板的電壓u隨時(shí)間變化的情況如圖9乙所示，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝1.0×10^－2T。現(xiàn)有帶正電的粒子以v₀＝1.73×10⁵m/s的速度沿兩板間的中線OO^' 連續(xù)進(jìn)入電場(chǎng)，經(jīng)電場(chǎng)后射入磁場(chǎng)。已知帶電粒子的比荷=1.0×10⁸C/kg，在t=0.10s時(shí)刻射入電場(chǎng)的帶電粒子恰能從平行金屬板邊緣穿越電場(chǎng)射入磁場(chǎng)。假設(shè)在粒子通過電場(chǎng)區(qū)的極短時(shí)間內(nèi)極板間的電壓可以看作不變，粒子的重力和粒子間相互作用力均可以忽略不計(jì)。（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）

（1）求t=0.10s時(shí)刻射入電場(chǎng)的帶電粒子射出電場(chǎng)時(shí)速度的大小和方向。

（2）為使t=0.10s時(shí)刻射入電場(chǎng)的帶電粒子不會(huì)由磁場(chǎng)右邊界射出，該勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)的寬度至少為多大？

（3）若磁場(chǎng)的寬度足夠大，對(duì)任何時(shí)刻以v₀射入電場(chǎng)的帶電粒子，設(shè)其射入磁場(chǎng)的入射點(diǎn)和從磁場(chǎng)射出的出射點(diǎn)間的距離為x，則x的大小是否相等？若不相等，求出x的變化范圍；若相等，求出x的大小。

2009.3

13. C   14．D     15．C     16．B    17．C    18．A    19．C   20. D

21．（1）①A B；②1.67  （2）①圖略；②，；③4.47，1.40

22．（1）1.20m；（2）0.40；（3）機(jī)械能不守恒

23．解：

（1）金屬框開始運(yùn)動(dòng)時(shí)速度為零

感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=BLv₁  

回路中的電流   

金屬框受到的安培力

加速度大小，方向向右

（2）當(dāng)金屬框受到的阻力等于安培力時(shí)，金屬框以恒定速度v₂勻速運(yùn)動(dòng)

感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=BL(v₁-v₂)    

回路中的電流

金屬框受到的安培力

達(dá)到恒定速度v₂時(shí)，受力平衡

解得

（3）系統(tǒng)消耗磁場(chǎng)能的功率，包括金屬框發(fā)熱功率和克服阻力的功率。即

解得

24．（1）

由動(dòng)能定理，解得       

     設(shè)偏轉(zhuǎn)角度為θ，則，θ=30º                

（2）粒子運(yùn)動(dòng)軌跡如答圖1所示，設(shè)粒子運(yùn)動(dòng)軌跡剛好與右邊界相切，這時(shí)磁場(chǎng)寬度為d，則   

而      ，

    解得，d=0.30m

所以，磁場(chǎng)寬度至少為0.30m。                                 

（3）設(shè)粒子通過電場(chǎng)時(shí)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的電壓為u，它射出電場(chǎng)時(shí)的速度為v，由動(dòng)能定理

      ，                        

設(shè)偏轉(zhuǎn)角度為α，如答圖2所示

則cosα                        

粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)半徑

，   

粒子射出磁場(chǎng)時(shí)沿磁場(chǎng)邊界方向運(yùn)動(dòng)的距離

x=2Rcosα=0.35 m        

所以，任意時(shí)刻粒子射入磁場(chǎng)點(diǎn)與射出磁場(chǎng)點(diǎn)的距離相等。