13．选做题（10分）下列A、B两组试题只能选择其中一组进行解答

A组(适合选修物理3-3学生做)

（1）（5分）用单分子油膜法测定液体分子大小时，要求油滴在水面上散开到最大面积，形成_单分子油膜，其理论基础是将分子看作___________。若油滴体积为V，油膜面积为S，则分子直径约为d=___________，一般分子直径的数量级为___________m。已知水的密度是1.0×10³kg/m³，如果忽略水分子间的空隙，试估算一个水分子的体积为___________m³

（2）（5分）一定质量的理想气体,当温度不变体积减小时,气体压强将_________（填增大、减少或不变），气体分子单位时间对器壁的碰撞次数将__________（填变多、变少或不变）；热力学温度的零度记为0 K，它等于__________℃

B组( (10分，适合选修物理3-4学生做)

(1) （5分）如图甲所示为某一简谐横波在t=0时刻的波形图，由此可知该波沿        传播，该时刻a、b、c三点速度最大的是      点，加速度最大的是     点。若t=0.02s时质点c第一次到达波谷处，则此波的波速为      m/s。

 (2). （5分） 各色光通过玻璃棱镜发生色散时的偏折角度不同，其中紫光的偏折角度比红光的大，这是由于在玻璃中紫光的传播速度___ _______(填“大于”或“小于”)红光的传播速度，因此，玻璃对紫光的折射率_______(填“大于”或“小于”)玻璃对红光的折射率。在电磁波谱中，红外线、可见光和伦琴射线三个波段的频率依次为Υ₁、Υ₂、Υ₃，它们的大小关系是__________

14（12分）用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律．实验所用的电源为学生电源，输出电压为6V的交流电和直流电两种．重锤从高处由静止开始下落，重锤上拖着的纸带打出一系列的点，对图中纸带上的点痕进行测量，即可验证机械能守恒定律．

（1）下面列举了该实验的几个操作步骤：

A．按照图示的装置安装器件；

B．将打点计时器接到电源的“直流输出”上；

C．用天平测出重锤的质量；

D．先接通电源，后释放纸带，打出一条纸带；

E．测量纸带上某些点间的距离；

F．根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能是否等于增加的动能．

其中没有必要进行的步骤是           ，

操作不当的步骤是            ．

（2）利用这个装置也可以测量重锤下落的加速度a的数值．根据打出的纸带，选取纸带上的连续的五个点A、B、C、D、E，测出各点之间的距离如图所示．使用电流的频率为f，则计算重锤下落的加速度的表达式a＝_________．（用s₁、 s₂、 s₃、 s₄及f表示）

（3）在验证机械能守恒定律的实验中发现，重锤减小的重力势能总是大于重锤增加的动能，其主要原因是重锤和纸带下落过程中存在阻力作用，可以通过该实验装置测阻力的大小．若已知当地重力加速度为g，还需要测量的物理量是           ．试用这些物理量和纸带上的数据符号表示重锤和纸带在下落的过程中受到的平均阻力大小F＝           ．

15（12分）利用如图甲所示的电路测定金属电阻率，在测量时需要用刻度尺测出被测金属丝的长度，用螺旋测微器测出金属丝的直径，用电流表和电压表测出金属丝的电阻.

                 甲                                          乙

（1）请读出乙图中螺旋测微器的读数_________________m     

（2）写出测金属丝电阻率的表达式：ρ=.________________

（3）利用该电路进行实验的主要操作过程是：

第一步：闭合电键S₁，将电键S₂接2，调节滑动变阻器R_P和，使电压表读数尽量接近满量程，读出这时电压表和电流表的示数U₁、I₁；

请你接着写出第二步，并说明需要记录的数据：_________________________.

由以上记录的数据计算出被测电阻的表达式为=_______________________.

16.(18分) 静电场与引力场有着非常相似的性质，力的形式都遵从平方反比定律，解答下列问题:

  (1)写出万有引力定律和库仑定律中的常数G与K的单位(4分)

(2)(7分) 某星球的质量为，在该星球表面某一倾角为的山坡上以初速度平抛一个物体，经时间该物体落到山坡上。欲使该物体不再落回该星球的表面，至少应以多大的速度抛出物体（不计一切阻力，万有引力常量为）？

(3) (7分) 如图所示，等边三角形ABC，边长为L，在顶点A、B处有等量异性点电荷Q_A,Q_B,已知Q_A=+Q,Q_B=-Q，静电引力常数K。求在顶点C处的点电荷Q_C=+q所受的静电力。

17.（16分）两根相距为L的足够长的金属直角导轨如图所示放置，它们各有一边在同一水平面内，另一边垂直于水平面。质量均为m的金属细杆ab、cd与导轨垂直接触形成闭合回路，杆与水平和竖直导轨之间有相同的动摩擦因数μ，导轨电阻不计，回路总电阻为2R。 整个装置处于磁感应强度大小为B，方向竖直向上的匀强磁场中。当ab杆在平行于水平导轨的拉力作用下沿导轨匀速运动时，cd杆也正好以某一速度向下做匀速运动。设运动过程中金属细杆ab、cd与导轨接触良好。重力加速度为g。求：

(1).ab杆匀速运动的速度v₁；

(2).ab杆所受拉力F，

(3).ab杆以v₁匀速运动时，cd杆 以v₂(v₂已知)匀速运动，则在cd杆向下运动h过程中，整个回路中产生的焦耳热为多少？

18．（17分）如图所示，在地面附近有一范围足够大的互相正交的匀强电场和匀强磁场．匀强磁场的磁感应强度为B，方向水平并垂直纸面向外，一质量为m、带电量为－q的带电微粒在此区域恰好做速度大小为v的匀速圆周运动．（重力加速度为g）

(1)求此区域内电场强度的大小和方向；

(2)若某时刻微粒运动到场中距地面高度为H的P点，速度与水平方向成45⁰，如图所示．则该微粒至少须经多长时间运动到距地面最高点？最高点距地面多高？

(3)在(2)问中微粒运动P点时，突然撤去磁场，同时电场强度大小不变，方向变为水平向右，则该微粒运动中距地面的最大高度是多少？

19．（17分），光电计时器的实验简易示意图如下，当有不透光物体从光电门间通过时，光电计时器就可以显示物体的挡光时间，所用的西瓯XDS-007光电门传感器可测的最短时间为0.01ms．光滑水平导轨MN上放两相同小物块A、B，其宽度a=3.0×10^-2m，左端挡板处有一弹射装置P，右端N处与水平传送带理想连接，今将挡光效果好，宽度为d＝3.6×10^－3m的两块黑色磁带分别贴在物块A和B上，且高出物块，并使高出物块部分在通过光电门时挡光．传送带水平部分长度L=8m，沿逆时针方向以恒定速度v=6m/s匀速传动．物块A、B与传送带间的动摩擦因数，质量m_A=m_B=1kg．开始时在A、B间压缩一轻弹簧，锁定其处于静止状态，现解除锁定，弹开A、B，迅速移去轻弹簧，两物块第一次通过光电门，计时器显示读数均为t=9.0×10^-4s．取g=10m/s²，试求：

（1）弹簧储存的弹性势能E_P；

（2）物块B沿传送带向右滑动的最远距离s_m；

（3）物块B滑回水平面MN的速度大小；

（4）若物体B返回水平面MN后与被弹射装置P弹回的A在水平面上相碰，且A、B碰后互换速度，则弹射装置P至少必须对A做多少功，才能在AB碰后使B刚好能从Q端滑出．求此过程中，滑块B与传送带之间因摩擦产生的内能．