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13．選做題（10分）下列A、B兩組試題只能選擇其中一組進行解答

A組(適合選修物理3-3學生做)

（1）（5分）用單分子油膜法測定液體分子大小時，要求油滴在水面上散開到最大面積，形成_單分子油膜，其理論基礎是將分子看作___________。若油滴體積為V，油膜面積為S，則分子直徑約為d=___________，一般分子直徑的數量級為___________m。已知水的密度是1.0×10³kg/m³，如果忽略水分子間的空隙，試估算一個水分子的體積為___________m³

（2）（5分）一定質量的理想氣體,當溫度不變體積減小時,氣體壓強將_________（填增大、減少或不變），氣體分子單位時間對器壁的碰撞次數將__________（填變多、變少或不變）；熱力學溫度的零度記為0 K，它等于__________℃

B組( (10分，適合選修物理3-4學生做)

(1) （5分）如圖甲所示為某一簡諧橫波在t=0時刻的波形圖，由此可知該波沿        傳播，該時刻a、b、c三點速度最大的是      點，加速度最大的是     點。若t=0.02s時質點c第一次到達波谷處，則此波的波速為      m/s。

 (2). （5分） 各色光通過玻璃棱鏡發生色散時的偏折角度不同，其中紫光的偏折角度比紅光的大，這是由于在玻璃中紫光的傳播速度___ _______(填“大于”或“小于”)紅光的傳播速度，因此，玻璃對紫光的折射率_______(填“大于”或“小于”)玻璃對紅光的折射率。在電磁波譜中，紅外線、可見光和倫琴射線三個波段的頻率依次為Υ₁、Υ₂、Υ₃，它們的大小關系是__________

14（12分）用如圖所示的實驗裝置驗證機械能守恒定律．實驗所用的電源為學生電源，輸出電壓為6V的交流電和直流電兩種．重錘從高處由靜止開始下落，重錘上拖著的紙帶打出一系列的點，對圖中紙帶上的點痕進行測量，即可驗證機械能守恒定律．

（1）下面列舉了該實驗的幾個操作步驟：

A．按照圖示的裝置安裝器件；

B．將打點計時器接到電源的“直流輸出”上；

C．用天平測出重錘的質量；

D．先接通電源，后釋放紙帶，打出一條紙帶；

E．測量紙帶上某些點間的距離；

F．根據測量的結果計算重錘下落過程中減少的重力勢能是否等于增加的動能．

其中沒有必要進行的步驟是           ，

操作不當的步驟是            ．

（2）利用這個裝置也可以測量重錘下落的加速度a的數值．根據打出的紙帶，選取紙帶上的連續的五個點A、B、C、D、E，測出各點之間的距離如圖所示．使用電流的頻率為f，則計算重錘下落的加速度的表達式a＝_________．（用s₁、 s₂、 s₃、 s₄及f表示）

（3）在驗證機械能守恒定律的實驗中發現，重錘減小的重力勢能總是大于重錘增加的動能，其主要原因是重錘和紙帶下落過程中存在阻力作用，可以通過該實驗裝置測阻力的大小．若已知當地重力加速度為g，還需要測量的物理量是           ．試用這些物理量和紙帶上的數據符號表示重錘和紙帶在下落的過程中受到的平均阻力大小F＝           ．

15（12分）利用如圖甲所示的電路測定金屬電阻率，在測量時需要用刻度尺測出被測金屬絲的長度，用螺旋測微器測出金屬絲的直徑，用電流表和電壓表測出金屬絲的電阻.

                 甲                                          乙

（1）請讀出乙圖中螺旋測微器的讀數_________________m     

（2）寫出測金屬絲電阻率的表達式：ρ=.________________

（3）利用該電路進行實驗的主要操作過程是：

第一步：閉合電鍵S₁，將電鍵S₂接2，調節滑動變阻器R_P和，使電壓表讀數盡量接近滿量程，讀出這時電壓表和電流表的示數U₁、I₁；

請你接著寫出第二步，并說明需要記錄的數據：_________________________.

由以上記錄的數據計算出被測電阻的表達式為=_______________________.

16.(18分) 靜電場與引力場有著非常相似的性質，力的形式都遵從平方反比定律，解答下列問題:

  (1)寫出萬有引力定律和庫侖定律中的常數G與K的單位(4分)

(2)(7分) 某星球的質量為，在該星球表面某一傾角為的山坡上以初速度平拋一個物體，經時間該物體落到山坡上。欲使該物體不再落回該星球的表面，至少應以多大的速度拋出物體（不計一切阻力，萬有引力常量為）？

(3) (7分) 如圖所示，等邊三角形ABC，邊長為L，在頂點A、B處有等量異性點電荷Q_A,Q_B,已知Q_A=+Q,Q_B=-Q，靜電引力常數K。求在頂點C處的點電荷Q_C=+q所受的靜電力。

17.（16分）兩根相距為L的足夠長的金屬直角導軌如圖所示放置，它們各有一邊在同一水平面內，另一邊垂直于水平面。質量均為m的金屬細桿ab、cd與導軌垂直接觸形成閉合回路，桿與水平和豎直導軌之間有相同的動摩擦因數μ，導軌電阻不計，回路總電阻為2R。 整個裝置處于磁感應強度大小為B，方向豎直向上的勻強磁場中。當ab桿在平行于水平導軌的拉力作用下沿導軌勻速運動時，cd桿也正好以某一速度向下做勻速運動。設運動過程中金屬細桿ab、cd與導軌接觸良好。重力加速度為g。求：

(1).ab桿勻速運動的速度v₁；

(2).ab桿所受拉力F，

(3).ab桿以v₁勻速運動時，cd桿 以v₂(v₂已知)勻速運動，則在cd桿向下運動h過程中，整個回路中產生的焦耳熱為多少？

18．（17分）如圖所示，在地面附近有一范圍足夠大的互相正交的勻強電場和勻強磁場．勻強磁場的磁感應強度為B，方向水平并垂直紙面向外，一質量為m、帶電量為－q的帶電微粒在此區域恰好做速度大小為v的勻速圓周運動．（重力加速度為g）

(1)求此區域內電場強度的大小和方向；

(2)若某時刻微粒運動到場中距地面高度為H的P點，速度與水平方向成45⁰，如圖所示．則該微粒至少須經多長時間運動到距地面最高點？最高點距地面多高？

(3)在(2)問中微粒運動P點時，突然撤去磁場，同時電場強度大小不變，方向變為水平向右，則該微粒運動中距地面的最大高度是多少？

19．（17分），光電計時器的實驗簡易示意圖如下，當有不透光物體從光電門間通過時，光電計時器就可以顯示物體的擋光時間，所用的西甌XDS-007光電門傳感器可測的最短時間為0.01ms．光滑水平導軌MN上放兩相同小物塊A、B，其寬度a=3.0×10^-2m，左端擋板處有一彈射裝置P，右端N處與水平傳送帶理想連接，今將擋光效果好，寬度為d＝3.6×10^－3m的兩塊黑色磁帶分別貼在物塊A和B上，且高出物塊，并使高出物塊部分在通過光電門時擋光．傳送帶水平部分長度L=8m，沿逆時針方向以恒定速度v=6m/s勻速傳動．物塊A、B與傳送帶間的動摩擦因數，質量m_A=m_B=1kg．開始時在A、B間壓縮一輕彈簧，鎖定其處于靜止狀態，現解除鎖定，彈開A、B，迅速移去輕彈簧，兩物塊第一次通過光電門，計時器顯示讀數均為t=9.0×10^-4s．取g=10m/s²，試求：

（1）彈簧儲存的彈性勢能E_P；

（2）物塊B沿傳送帶向右滑動的最遠距離s_m；

（3）物塊B滑回水平面MN的速度大小；

（4）若物體B返回水平面MN后與被彈射裝置P彈回的A在水平面上相碰，且A、B碰后互換速度，則彈射裝置P至少必須對A做多少功，才能在AB碰后使B剛好能從Q端滑出．求此過程中，滑塊B與傳送帶之間因摩擦產生的內能．