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①某同學設計了圖5甲所示的實驗電路圖。請按其將圖5乙中所示的實物連接成實驗電路。

②實驗中，當電流表讀數為I₁時，電壓表讀數為U₁；當電流表讀數為I₂時，電壓表讀數為U₂。則可以求出E=             ，r=          。（用字母表示）

③在圖中畫出U-I圖線。根據圖線求出電池的電動勢E = 　　   　V，

內阻　     　　。

22．如圖7所示，如圖7所示，水平桌面距地面高h=0.80m，桌面上放置兩個小物塊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運動，經過時間t=0.50s運動到桌面的右端時與物塊B發生碰撞，碰撞時間極短，碰后兩物塊都落到地面上。碰后物塊A落到水平地面時的水平距離x_A＝0.40 m，物塊B落到水平地面時的水平距離x_B＝0.80 m。兩物塊質量m_A、m_B均為0.10 kg。重力加速度g取10m/s²，物塊A和B均可視為質點，不計空氣阻力。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與桌面間的動摩擦因數m的大小；

（3）通過數據分析，物塊A與物塊B碰撞過程中，A、B所組成的系統機械能是否守恒。

23．如圖8所示，光滑的平行長直金屬導軌置于水平面內，間距為L，導軌左端接有阻值為R的電阻。質量為m的導體棒垂直跨接在導軌上，導軌和導體棒的電阻均不計，且接觸良好。通過沿導軌安裝的通電線圈，在一矩形區域內產生勻強磁場，磁場方向豎直向下，磁感應強度的大小為B。開始時，導體棒靜止于磁場區域的右端，當磁場以速度v₁勻速向右移動時，導體棒隨之開始運動，并很快達到恒定速度。已知導體棒在運動中所受到的阻力為其對地速度的k倍，設導體棒運動中始終處于磁場區域內。求：

（1）導體棒開始運動時的加速度a；

（2）導體棒所達到的恒定速度v₂；

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

24．如圖9甲所示，在水平放置的兩平行金屬板的右側存在著有界的勻強磁場，磁場方向垂直于紙面向里，磁場邊界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隨時間變化的情況如圖9乙所示，勻強磁場的磁感應強度B＝1.0×10^－2T。現有帶正電的粒子以v₀＝1.73×10⁵m/s的速度沿兩板間的中線OO^' 連續進入電場，經電場后射入磁場。已知帶電粒子的比荷=1.0×10⁸C/kg，在t=0.10s時刻射入電場的帶電粒子恰能從平行金屬板邊緣穿越電場射入磁場。假設在粒子通過電場區的極短時間內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。（結果保留兩位有效數字）

（1）求t=0.10s時刻射入電場的帶電粒子射出電場時速度的大小和方向。

（2）為使t=0.10s時刻射入電場的帶電粒子不會由磁場右邊界射出，該勻強磁場區的寬度至少為多大？

（3）若磁場的寬度足夠大，對任何時刻以v₀射入電場的帶電粒子，設其射入磁場的入射點和從磁場射出的出射點間的距離為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）機械能不守恒

23．解：

（1）金屬框開始運動時速度為零

感應電動勢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）當金屬框受到的阻力等于安培力時，金屬框以恒定速度v₂勻速運動

感應電動勢E=BL(v₁-v₂)    

回路中的電流

金屬框受到的安培力

達到恒定速度v₂時，受力平衡

解得

（3）系統消耗磁場能的功率，包括金屬框發熱功率和克服阻力的功率。即

解得

24．（1）

由動能定理，解得       

     設偏轉角度為θ，則，θ=30º                

（2）粒子運動軌跡如答圖1所示，設粒子運動軌跡剛好與右邊界相切，這時磁場寬度為d，則   

而      ，

    解得，d=0.30m

所以，磁場寬度至少為0.30m。                                 

（3）設粒子通過電場時偏轉電場的電壓為u，它射出電場時的速度為v，由動能定理

      ，                        

設偏轉角度為α，如答圖2所示

則cosα                        

粒子在磁場中的運動半徑

，   

粒子射出磁場時沿磁場邊界方向運動的距離

x=2Rcosα=0.35 m        

所以，任意時刻粒子射入磁場點與射出磁場點的距離相等。