21.(18分)
(1)一把游標(biāo)卡尺,主尺的最小分度是1mm,游標(biāo)尺上有20個小的等分刻度。如圖所示,用它測量某一鋼球的直徑,鋼球的直徑是 mm。
(2)某同學(xué)做“測定金屬電阻率”的實驗。
① 需要通過實驗直接測量的物理量有:
(寫出名稱和符號)。
② 這位同學(xué)采用伏安法測定一段阻值約為5左右的金屬絲的電阻。有以下器材可供選擇:(要求測量結(jié)果盡量準確)
A.電池組(3V,內(nèi)阻約1);
B.電流表(0~3A,內(nèi)阻約0.025)
C.電流表(0~0.6A,內(nèi)阻約0.125)
D.電壓表(0~3V,內(nèi)阻約3k)
E.電壓表(0~15V,內(nèi)阻約15k)
F.滑動變阻器(0~20,額定電流1A)
G.滑動變阻器(0~1000,額定電流0.3A)
H.開關(guān)、導(dǎo)線。
實驗時應(yīng)選用的器材是 (填寫各器材的字母代號)。
請在下面的虛線框中畫出實驗電路圖。
這位同學(xué)在一次測量時,電流表、電壓表的示數(shù)如下圖所示。由圖中電流表、電壓表的讀數(shù)可計算出金屬絲的電阻為 。
③ 用伏安法測金屬絲電阻存在系統(tǒng)誤差。為了減小系統(tǒng)誤差,
有人設(shè)計了如圖所示的實驗方案。其中Rx是待測電阻,R
是電阻箱,R1、R2是已知阻值的定值電阻。合上開關(guān)S,靈
敏電流計的指針偏轉(zhuǎn)。將R調(diào)至阻值為R0時,靈敏電流計
的示數(shù)為零。由此可計算出待測電阻Rx 。
(用R1、R2、R0表示)
20.質(zhì)譜儀是測量帶電粒子的質(zhì)量和分析同位素的重要工具。如圖所示為質(zhì)譜儀的原理示意圖,F(xiàn)利用這種質(zhì)譜議對氫元素進行測量。氫元素的各種同位素從容器A下方的小孔S,無初速度飄入電勢差為U的加速電場。加速后垂直進入磁感強度為B的勻強磁場中。氫的三種同位素最后打在照相底片D上,形成a、b、c三條“質(zhì)譜線”。關(guān)于三種同位素進入磁場時速度的排列順序,和a、b、c三條“質(zhì)譜線”的排列順序,下列判斷正確的是
A.進入磁場時速度從大到小排列的順序是氚、氘、氕
B.進入磁場時速度從大到小排列的順序是氘、氚、氕
C.a、b、c三條質(zhì)譜線依次排列的順序是氘、氚、氕
D.a、b、c三條質(zhì)譜線依次排列的順序是氚、氘、氕
19.有一個小型發(fā)電機,機內(nèi)的矩形線圈匝數(shù)為100匝,電阻為0.5Ω。線圈在勻強磁場中,以恒定的角速度繞垂直于磁場方向的固定軸轉(zhuǎn)動。穿過每匝線圈的磁通量Φ隨時間的變化規(guī)律如圖所示。由此可知發(fā)電機電動勢瞬時值表達式為
A.e =3.14sinπt(V)
B.e =3.14costπt(V)
C.e =314sin100πt(V)
D.e =314cos100πt(V)
18.一列橫波沿x軸傳播,圖1是波上一質(zhì)點P的振動圖線。圖2為這列橫波在0.1s時刻的波形圖。由此可以判斷該波的傳播速度和傳播方向是
A.1m/s ,沿x軸正方向傳播 B.1m/s ,沿x軸負方向傳播
C.0.5m/s ,沿x軸正方向傳播 D.0.5m/s ,沿x軸負方向傳播
17.如圖所示的是雜技演員表演的“水流星”。一根細長繩的一端,系著一個盛了水的容器。以繩的另一端為圓心,使容器在豎直平面內(nèi)做半徑為R的圓周運動。N為圓周的最高點,M為圓周的最低點。若“水流星”通過最低點時的速度。則下列判斷正確的是
A.“水流星”到最高點時的速度為零
B.“水流星”通過最高點時,有水從容器中流出
C.“水流星”通過最高點時,水對容器底沒有壓力
D.“水流星”通過最高點時,繩對容器有向下的拉力
16.如圖所示,光滑并且絕緣的斜面上有一個帶正電的小球。在下面給出的四種情況下,有可能使小球在斜面上保持靜止的是
A.在a點處有帶正電的點電荷
B.在b點處有帶負電的點電荷
C.在c點處有帶正電的點電荷
D.在d點處有帶負電的點電荷
15.有一種核聚變反應(yīng)為:。已知的質(zhì)量為2.0136u,的質(zhì)量為1.0073u,X的質(zhì)量為3.0180u。則下列說法正確的是
A.X是質(zhì)子,該反應(yīng)吸收能量 B.X是氕,該反應(yīng)吸收能量
C.X是氘,該反應(yīng)釋放能量 D.X是氚,該反應(yīng)釋放能量
14.如圖所示,一窄束平行光,射向半圓玻璃磚的圓心O。折射后發(fā)生了色散,分解為互相分離的兩束光a和b。 下列判斷正確的是
A.a光頻率大于b光的頻率
B.a光光子能量小于b光光子能量
C.在真空中a光波長大于b光波長
D.在半圓玻璃磚中,a光傳播速度大于b光傳播速度
13.用單分子油膜法測出油酸分子(視為球形)的直徑后,還需要下列哪一個物理量就可以計算出阿伏伽德羅常數(shù)
A. 油滴的體積 B. 油滴的質(zhì)量
C.油酸的摩爾體積 D. 油酸的摩爾質(zhì)量
24.(20分)如圖甲是一種自由電子激光器的原理示意圖。經(jīng)電場加速后的高速電子束,射入上下排列著許多磁鐵的管中。相鄰兩塊磁鐵的極性是相反的。電子在垂直于磁場的方向上擺動著前進,電子在擺動的過程中發(fā)射出光子。管子兩端的反射鏡(圖中未畫出)使光子來回反射,光子與自由電子發(fā)生相互作用,使光子能量不斷增大,從而產(chǎn)生激光輸出。
(1)若該激光器發(fā)射激光的功率為P = 6.63×10 9 W,激光的頻率為υ = 1.0×1016 Hz。則該激光器每秒發(fā)出多少個激光光子?(普朗克常量= 6.63×10-34 J·s)
(2)若加速電壓U =1.8×10 4 V,取電子質(zhì)量= 9×10-31 kg,電子電荷量e =1.6×10-19C。每對磁極間的磁場可看作勻強磁場,磁感應(yīng)強度為B = 9×10-4 T。每個磁極的左右寬度為L=30 cm,厚度為2 L 。忽略左右磁極間的縫隙距離,認為電子在磁場中運動的速度大小不變。電子經(jīng)電場加速后,從上下磁極間縫隙的正中間垂直于磁場方向射入第1對磁極的磁場中,電子一共可通過幾對磁極?在圖乙的俯視圖中,畫出電子在磁場中運動軌跡的示意圖(尺寸比圖甲略有放大)。
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