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R_x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R_x 　　　 　。　

(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)。