21．(13分)如图所示，一自行车上连接踏脚板的连杆长R₁，由踏脚板带动半径为r₁的大齿盘，通过链条与半径为r₂的后轮齿盘连接，带动半径为R₂的后轮转动。

(1)设自行车在水平路面上匀速行过时，受到的平均阻力为f，人蹬踏脚板的平均作用力为F，链条中的张力为T，地面对后轮的静摩擦力为f_s，通过观察，写出传动系统中有几个转动轴，分别写出对应的力矩平衡表达式；

(2)设R₁＝20厘米，R₂＝33厘米，踏脚大齿盘与后轮齿盘的齿数分别为48和24，计算人蹬踏脚板的平均作用力与平均阻力之比；

(3)自行车传动系统可简化为一个等效杠杆。以R₁为一力臂，在右框中画出这一杠杆示意图，标出支点，力臂尺寸和作用力方向。

20．(8分)一卫星绕某行星作匀速圆周运动，已知行星表面的重力加速度为g_行，行星的质量M与卫星的质量m之比 M/m＝81，行星的半径R_行与卫星的半径R_卫之比R_行/R_卫＝3.6，行星与卫星之间的距离r与行星的半径R_行之比r/R_行＝60。设卫星表面的重力加速度为g_卫，则在卫星表面有：

……

经过计算得出：卫星表面的重力加速度为行星表面的重力加速度的三千六百分之一。上述结果是否正确？若正确，列式证明；若错误，求出正确结果。

19．(10分)上端开口的圆柱形气缸竖直放置，截面积为0.2米²的活塞将一定质量的气体和一形状不规则的固体A封闭在气缸内。温度为 300 K时，活塞离气缸底部的高度为0.6米；将气体加热到330K时，活塞上升了0.05米，不计摩擦力及固体体积的变化。求物体A的体积。

18．(4分)已知某一区域的地下埋有一根与地表面平行的直线电缆，电缆中通有变化的电流，在其周围有变化的磁场，因此可以通过在地面上测量闭合试探小线圈中的感应电动势来探测电缆的确切位置、走向和深度。当线圈平面平行地面测量时，在地面上a、c两处测得试探线圈中的电动势为零，b、d两处线圈中的电动势不为零；当线圈平面与地面成45°夹角时，在b、d两处测得试探线圈中的电动势为零。经过测量发现，a、b、c、d恰好位于边长为1米的正方形的四个顶角上，如图所示。据此可以判定地下电缆在　　　 两点连线的正下方，离地表面的深度为　　　　 米。

17．(8分)有一组同学对温度计进行专题研究。他们通过查阅资料得知十七世纪时伽利略曾设计过一个温度计，其结构为，一麦杆粗细的玻璃管，一端与一鸡蛋大小的玻璃泡相连，另一端竖直插在水槽中，并使玻璃管内吸入一段水柱。根据管中水柱高度的变化可测出相应的温度。为了研究“伽利略温度计”，同学们按照资料中的描述自制了如图所示的测温装置，图中A为一小塑料瓶，B为一吸管，通过软木塞与A连通，管的下端竖直插在大水槽中，使管内外水面有一高度差h。然后进行实验研究：

(1)在不同温度下分别测出对应的水柱高度h，记录的实验数据如下表所示

根据表中数据计算相邻两次测量水柱的高度差，并填入表内的空格。由此可得结论：

①当温度升高时，管内水柱高度h将　　　　 (填：变大，变小，不变)；

②水柱高度h随温度的变化而　　　 (填：均匀，不均匀)变化；试从理论上分析并证明结论②的正确性(提示：管内水柱产生的压强远远小于一个大气压)：

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。

(2)通过实验，同学们发现用“伽利略温度计”来测温度，还存在一些不足之处，其中主要的不足之处有：①　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　；

　 ②　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。

16．(6分)如图所示为一实验小车中利用光脉冲测量车速和行程的装置的示意图，A为光源，B为光电接收器，A、B均固定在车身上，C为小车的车轮，D为与C同轴相连的齿轮。车轮转动时，A发出的光束通过旋转齿轮上齿的间隙后变成脉冲光信号，被B接收并转换成电信号，由电子电路记录和显示。若实验显示单位时间内的脉冲数为n，累计脉冲数为尼N，则要测出小车的速度和行程还必须测量的物理量或数据是　　　　　　　　　 ；小车速度的表达式为v＝　　　　　　 ；行程的表达式为s＝　　　　　　　　 。

15．(7分)如图所示器材可用来研究电磁感应现象　及到定感应电流方向。

(1)在给出的实物图中，用实线作为导线将实验仪器连成实验电路。

(2)将线圈L₁插入L₂中，会上开关。能使感应电流与原电流的绕行方向相同的实验操作是

A．插入软铁棒。　　　　　 B．拔出线圈L₁。

C．使变阻器阻值变大。　　 D．断开开关。

14．(5分)如图所示为一显示薄膜干涉现象的实验装置，P是　附有肥皂膜的铁丝圈，S是一点燃的酒精灯。往火焰上洒些盐后，在肥皂膜上观察到的干涉图象应是下图中的

A　　　　　　 B　　　　　　 C　　　　　　　 D

13．磁场具有能量，磁场中单位体积所具有的能量叫做能量密度，其值为B²/2μ，式中B是磁感强度，μ是磁导率，在空气中μ为一已知常数。为了近似测得条形磁铁磁极端面附近的磁感强度B，一学生用一根端面面积为A的条形磁铁吸住一相同面积的铁片P，再用力将铁片与磁铁拉开一段微小距离Δl，并测出拉力F，如图所示。因为F所作的功等于间隙中磁场的能量，所以由此可得磁感强度B与F、A之间的关系为B＝　　　　　　　　　 。

12．在与x轴平行的匀强电场中，一带电量为1.0×10^－8库仑、质量为2.5×10^－3千克的物体在光滑水平面上沿着x轴作直线运动，其位移与时间的关系是x＝0.16t－0.02t²，式中x以米为单位，t以秒为单位。从开始运动到5秒末物体所经过的路程为 　　　　 米，克服电场力所作的功为　　　　 焦耳。