21．(13分)如圖所示，一自行車上連接踏腳板的連桿長(zhǎng)R₁，由踏腳板帶動(dòng)半徑為r₁的大齒盤，通過鏈條與半徑為r₂的后輪齒盤連接，帶動(dòng)半徑為R₂的后輪轉(zhuǎn)動(dòng)。

(1)設(shè)自行車在水平路面上勻速行過時(shí)，受到的平均阻力為f，人蹬踏腳板的平均作用力為F，鏈條中的張力為T，地面對(duì)后輪的靜摩擦力為f_s，通過觀察，寫出傳動(dòng)系統(tǒng)中有幾個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)軸，分別寫出對(duì)應(yīng)的力矩平衡表達(dá)式；

(2)設(shè)R₁＝20厘米，R₂＝33厘米，踏腳大齒盤與后輪齒盤的齒數(shù)分別為48和24，計(jì)算人蹬踏腳板的平均作用力與平均阻力之比；

(3)自行車傳動(dòng)系統(tǒng)可簡(jiǎn)化為一個(gè)等效杠桿。以R₁為一力臂，在右框中畫出這一杠桿示意圖，標(biāo)出支點(diǎn)，力臂尺寸和作用力方向。

20．(8分)一衛(wèi)星繞某行星作勻速圓周運(yùn)動(dòng)，已知行星表面的重力加速度為g_行，行星的質(zhì)量M與衛(wèi)星的質(zhì)量m之比 M/m＝81，行星的半徑R_行與衛(wèi)星的半徑R_衛(wèi)之比R_行/R_衛(wèi)＝3.6，行星與衛(wèi)星之間的距離r與行星的半徑R_行之比r/R_行＝60。設(shè)衛(wèi)星表面的重力加速度為g_衛(wèi)，則在衛(wèi)星表面有：

……

經(jīng)過計(jì)算得出：衛(wèi)星表面的重力加速度為行星表面的重力加速度的三千六百分之一。上述結(jié)果是否正確？若正確，列式證明；若錯(cuò)誤，求出正確結(jié)果。

19．(10分)上端開口的圓柱形氣缸豎直放置，截面積為0.2米²的活塞將一定質(zhì)量的氣體和一形狀不規(guī)則的固體A封閉在氣缸內(nèi)。溫度為 300 K時(shí)，活塞離氣缸底部的高度為0.6米；將氣體加熱到330K時(shí)，活塞上升了0.05米，不計(jì)摩擦力及固體體積的變化。求物體A的體積。

18．(4分)已知某一區(qū)域的地下埋有一根與地表面平行的直線電纜，電纜中通有變化的電流，在其周圍有變化的磁場(chǎng)，因此可以通過在地面上測(cè)量閉合試探小線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)來探測(cè)電纜的確切位置、走向和深度。當(dāng)線圈平面平行地面測(cè)量時(shí)，在地面上a、c兩處測(cè)得試探線圈中的電動(dòng)勢(shì)為零，b、d兩處線圈中的電動(dòng)勢(shì)不為零；當(dāng)線圈平面與地面成45°夾角時(shí)，在b、d兩處測(cè)得試探線圈中的電動(dòng)勢(shì)為零。經(jīng)過測(cè)量發(fā)現(xiàn)，a、b、c、d恰好位于邊長(zhǎng)為1米的正方形的四個(gè)頂角上，如圖所示。據(jù)此可以判定地下電纜在　　　 兩點(diǎn)連線的正下方，離地表面的深度為　　　　 米。

17．(8分)有一組同學(xué)對(duì)溫度計(jì)進(jìn)行專題研究。他們通過查閱資料得知十七世紀(jì)時(shí)伽利略曾設(shè)計(jì)過一個(gè)溫度計(jì)，其結(jié)構(gòu)為，一麥桿粗細(xì)的玻璃管，一端與一雞蛋大小的玻璃泡相連，另一端豎直插在水槽中，并使玻璃管內(nèi)吸入一段水柱。根據(jù)管中水柱高度的變化可測(cè)出相應(yīng)的溫度。為了研究“伽利略溫度計(jì)”，同學(xué)們按照資料中的描述自制了如圖所示的測(cè)溫裝置，圖中A為一小塑料瓶，B為一吸管，通過軟木塞與A連通，管的下端豎直插在大水槽中，使管內(nèi)外水面有一高度差h。然后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究：

(1)在不同溫度下分別測(cè)出對(duì)應(yīng)的水柱高度h，記錄的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表所示

根據(jù)表中數(shù)據(jù)計(jì)算相鄰兩次測(cè)量水柱的高度差，并填入表內(nèi)的空格。由此可得結(jié)論：

①當(dāng)溫度升高時(shí)，管內(nèi)水柱高度h將　　　　 (填：變大，變小，不變)；

②水柱高度h隨溫度的變化而　　　 (填：均勻，不均勻)變化；試從理論上分析并證明結(jié)論②的正確性(提示：管內(nèi)水柱產(chǎn)生的壓強(qiáng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于一個(gè)大氣壓)：

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。

(2)通過實(shí)驗(yàn)，同學(xué)們發(fā)現(xiàn)用“伽利略溫度計(jì)”來測(cè)溫度，還存在一些不足之處，其中主要的不足之處有：①　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　；

　 ②　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。

16．(6分)如圖所示為一實(shí)驗(yàn)小車中利用光脈沖測(cè)量車速和行程的裝置的示意圖，A為光源，B為光電接收器，A、B均固定在車身上，C為小車的車輪，D為與C同軸相連的齒輪。車輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，A發(fā)出的光束通過旋轉(zhuǎn)齒輪上齒的間隙后變成脈沖光信號(hào)，被B接收并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，由電子電路記錄和顯示。若實(shí)驗(yàn)顯示單位時(shí)間內(nèi)的脈沖數(shù)為n，累計(jì)脈沖數(shù)為尼N，則要測(cè)出小車的速度和行程還必須測(cè)量的物理量或數(shù)據(jù)是　　　　　　　　　 ；小車速度的表達(dá)式為v＝　　　　　　 ；行程的表達(dá)式為s＝　　　　　　　　 。

15．(7分)如圖所示器材可用來研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象　及到定感應(yīng)電流方向。

(1)在給出的實(shí)物圖中，用實(shí)線作為導(dǎo)線將實(shí)驗(yàn)儀器連成實(shí)驗(yàn)電路。

(2)將線圈L₁插入L₂中，會(huì)上開關(guān)。能使感應(yīng)電流與原電流的繞行方向相同的實(shí)驗(yàn)操作是

A．插入軟鐵棒。　　　　　 B．拔出線圈L₁。

C．使變阻器阻值變大�！　� D．?dāng)嚅_開關(guān)。

14．(5分)如圖所示為一顯示薄膜干涉現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)裝置，P是　附有肥皂膜的鐵絲圈，S是一點(diǎn)燃的酒精燈。往火焰上灑些鹽后，在肥皂膜上觀察到的干涉圖象應(yīng)是下圖中的

A　　　　　　 B　　　　　　 C　　　　　　　 D

13．磁場(chǎng)具有能量，磁場(chǎng)中單位體積所具有的能量叫做能量密度，其值為B²/2μ，式中B是磁感強(qiáng)度，μ是磁導(dǎo)率，在空氣中μ為一已知常數(shù)。為了近似測(cè)得條形磁鐵磁極端面附近的磁感強(qiáng)度B，一學(xué)生用一根端面面積為A的條形磁鐵吸住一相同面積的鐵片P，再用力將鐵片與磁鐵拉開一段微小距離Δl，并測(cè)出拉力F，如圖所示。因?yàn)镕所作的功等于間隙中磁場(chǎng)的能量，所以由此可得磁感強(qiáng)度B與F、A之間的關(guān)系為B＝　　　　　　　　　 。

12．在與x軸平行的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，一帶電量為1.0×10^－8庫侖、質(zhì)量為2.5×10^－3千克的物體在光滑水平面上沿著x軸作直線運(yùn)動(dòng)，其位移與時(shí)間的關(guān)系是x＝0.16t－0.02t²，式中x以米為單位，t以秒為單位。從開始運(yùn)動(dòng)到5秒末物體所經(jīng)過的路程為 　　　　 米，克服電場(chǎng)力所作的功為　　　　 焦耳。