23．(16分)

如图所师，匀强电场方向沿轴的正方向，场强为。在

点有一个静止的中性微粒，由于内部作用，某一时

刻突然分裂成两个质量均为的带电微粒，其中电荷量为

的微粒1沿轴负方向运动，经过一段时间到达点。

不计重力和分裂后两微粒间的作用。试求

　 (1)分裂时两个微粒各自的速度；

　 (2)当微粒1到达(点时，电场力对微粒1做功的

瞬间功率；

　 (3)当微粒1到达(点时，两微粒间的距离。

答案：(1)，方向沿y正方向(2)(3)2

解析：(1)微粒1在y方向不受力，做匀速直线运动；在x方向由于受恒定的电场力，做匀加速直线运动。所以微粒1做的是类平抛运动。设微粒1分裂时的速度为v₁，微粒2的速度为v₂则有：

在y方向上有

-　　　　　　　　　　　　　　　　　　

在x方向上有

-

根号外的负号表示沿y轴的负方向。

中性微粒分裂成两微粒时，遵守动量守恒定律，有

方向沿y正方向。

(2)设微粒1到达(0，-d)点时的速度为v，则电场力做功的瞬时功率为

其中由运动学公式

所以

(3)两微粒的运动具有对称性，如图所示，当微粒1到达(0，-d)点时发生的位移

则当当微粒1到达(0，-d)点时，两微粒间的距离为

22．(14分)

在2008年北京残奥会开幕式上，运动员手拉绳索向上攀登，最终点燃了主火

炬，体现了残疾运动员坚忍不拔的意志和自强不息的精神。为了探究上升过程

中运动员与绳索和吊椅间的作用，可将过程简化。一根不可伸缩的轻绳跨过轻

质的定滑轮，一端挂一吊椅，另一端被坐在吊椅上的运动员拉住，如图所示。

设运动员的质量为65kg，吊椅的质量为15kg，不计定滑轮与绳子间的摩擦。重

力加速度取。当运动员与吊椅一起正以加速度上升时，

试求

　 (1)运动员竖直向下拉绳的力；

　 (2)运动员对吊椅的压力。

答案：440N，275N

解析：解法一:(1)设运动员受到绳向上的拉力为F，由于跨过定滑轮的两段绳子拉力相等，吊椅受到绳的拉力也是F。对运动员和吊椅整体进行受力分析如图所示，则有：

由牛顿第三定律，运动员竖直向下拉绳的力

(2)设吊椅对运动员的支持力为F_N，对运动员进行受力分析如图所示，则有：

由牛顿第三定律，运动员对吊椅的压力也为275N

解法二:设运动员和吊椅的质量分别为M和m；运动员竖直向下的拉力为F，对吊椅的压力大小为F_N。

根据牛顿第三定律，绳对运动员的拉力大小为F，吊椅对运动员的支持力为F_N。分别以运动员和吊椅为研究对象，根据牛顿第二定律

　　　　　　　　　　　　　　　　　　 ①

　　　　　　　　　　　　　　　　　　 ②

由①②得　　　

21. (18分)

Ⅰ. (6分)用多用电表进行了几次测量，指针分别处于a、b的位置，如图所示。若多用电表的选择开关处于下面表格中所指的档位，a和b的相应读数是多少？请填在表格中。

Ⅱ. (6分)用右图所示的电路，测定一节干电池的电动势和内阻。电池的内阻较小，为了防止在调节滑动变阻器时造成短路，电路中用一个定值电阻R₀起保护作用。除电池、开关和导线外，可供使用的实验器材还有：

(a) 电流表(量程0.6A、3A)；

(b) 电压表(量程3V、15V)

(c) 定值电阻(阻值1、额定功率5W)

(d) 定值电阻(阻值10，额定功率10W)

(e) 滑动变阻器(阴值范围0--10、额定电流2A)

(f)　 滑动变阻器(阻值范围0-100、额定电流1A)

那么

(1)要正确完成实验，电压表的量程应选择　　　 V，电流表的量程应选择　　　 A； R₀应选择　　　 的定值电阻，R应选择阻值范围是　　　　　 的滑动变阻器。

(2)引起该实验系统误差的主要原因是　　　　　　　　　　　　 　　。

Ⅲ．(6分)探究力对原来静止的物体做的功与物体获得的速度的关系，实验装置如图所师，实验主要过程如下：

　 (1)设法让橡皮筋对小车做的功分别

为W、2W、3W、……；

　 (2)分析打点计时器打出的纸带，求

出小车的速度、、、……；

　 (3)作出草图；

　 (4)分析图像。如果图像是一条直线，表明∝；如果不是直线，可考虑是否存在∝、∝、∝等关系。

以下关于该试验的说法中有一项不正确，它是___________。

A．本实验设法让橡皮筋对小车做的功分别为W、2W、3W、……。所采用的方法是选用同样的橡皮筋，并在每次实验中使橡皮筋拉伸的长度保持一致。当用1条橡皮筋进行是实验时，橡皮筋对小车做的功为W，用2条、3条、……橡皮筋并在一起进行第2次、第3次、……实验时，橡皮筋对小车做的功分别是2W、3W、……。

B．小车运动中会受到阻力，补偿的方法，可以使木板适当倾斜。

C．某同学在一次实验中，得到一条记录纸带。纸带上打出的点，两端密、中间疏。出现这种情况的原因，可能是没有使木板倾斜或倾角太小。

D．根据记录纸带上打出的点，求小车获得的速度的方法，是以纸带上第一点到最后一点的距离来进行计算。

答案：I．

解析：直流电流100mA档读第二行“0-10”一排，最小度值为2mA估读到1mA就可以了；直流电压2.5V档读第二行“0~250”一排，最小分度值为0.05V估读到0.01V就可以了；电阻×100档读第一行，测量值等于表盘上读数“3.2”乘以倍率“100”。

II．答案：

(1)3，0.6，1，0-10。(2)由于电压表的分流作用造成电流表读数总是比电池实际输出电流小。

解析：由于电源是一节干电池(1.5V)，所选量程为3V的电压表；估算电流时，考虑到干电池的内阻一般几Ω左右，加上保护电阻，最大电流在0.5A左右，所以选量程为0.6A的电流表；由于电池内阻很小，所以保护电阻不宜太大，否则会使得电流表、电压表取值范围小，造成的误差大；滑动变阻器的最大阻值一般比电池内阻大几倍就好了，取0-10Ω能很好地控制电路中的电流和电压，若取0-100Ω会出现开始几乎不变最后突然变化的现象。

关于系统误差一般由测量工具和所造成测量方法造成的，一般具有倾向性，总是偏大或者偏小。本实验中由于电压表的分流作用造成电流表读数总是比测量值小，造成E_测<E_真，r_测<r_真。

III答案：D。

解析：本实验的目的是探究橡皮绳做的功与物体获得速度的关系。这个速度是指橡皮绳做功完毕时的速度，而不整个过程的平均速度，所以D选项是错误的。

19. 右图是科学史上一张著名的实验照片，显示一个带电粒子在云室中穿过某种金属板运动的径迹。云室旋转在匀强磁场中，磁场方向垂直照片向里。云室中横放的金属板对粒子的运动起阻碍作用。分析此径迹可知粒子

A. 带正电，由下往上运动

B. 带正电，由上往下运动

C. 带负电，由上往下运动

D. 带负电，由下往上运动

答案： A。

解析：粒子穿过金属板后，速度变小，由半径公式可知，半径变小，粒子运动方向为由下向上；又由于洛仑兹力的方向指向圆心，由左手定则，粒子带正电。选A。

20. 如图甲所示，一个电阻为R，面积为S的矩形导线框abcd，水平旋转在匀强磁场中，磁场的磁感应强度为B，方向与ad边垂直并与线框平面成45⁰角，o、o’ 分别是ab和cd边的中点。现将线框右半边obco’ 绕oo’ 逆时针90⁰到图乙所示位置。在这一过程中，导线中通过的电荷量是

A. 　　　　　B. 　　　　　C. 　　　　D. 0

答案：A

解析：对线框的右半边(obco′)未旋转时整个回路的磁通量

对线框的右半边(obco′)旋转90^o后，穿进跟穿出的磁通量相等，如右 图整个回路的磁通量。。根据公式。选A

18. 在光滑的绝缘水平面上，有一个正方形的abcd，顶点a、c处分别固定一个正点电荷，电荷量相等，如图所示。若将一个带负电的粒子置于b点，自由释放，粒子将沿着对角线bd往复运动。粒子从b点运动到d点的过程中

A. 先作匀加速运动，后作匀减速运动

B. 先从高电势到低电势，后从低电势到高电势

C. 电势能与机械能之和先增大，后减小

D. 电势能先减小，后增大

答案：D

解析：由于负电荷受到的电场力是变力，加速度是变化的。所以A错；由等量正电荷的电场分布知道，在两电荷连线的中垂线O点的电势最高，所以从b到a，电势是先增大后减小，故B错；由于只有电场力做功，所以只有电势能与动能的相互转化，故电势能与机械能的和守恒，C错；由b到O电场力做正功，电势能减小，由O到d电场力做负功，电势能增加，D对。

17. 为了节省能量，某商场安装了智能化的电动扶梯。无人乘行时，扶梯运转得很慢；有人站上扶梯时，它会先慢慢加速，再匀速运转。一顾客乘扶梯上楼，恰好经历了这两个过程，如图所示。那么下列说法中正确的是

A. 顾客始终受到三个力的作用

B. 顾客始终处于超重状态

C. 顾客对扶梯作用力的方向先指向左下方，再竖直向下

D. 顾客对扶梯作用的方向先指向右下方，再竖直向下

答案：C

解析：在慢慢加速的过程中顾客受到的摩擦力水平向左，电梯对其的支持力和摩擦力的合力方向指向右上，由牛顿第三定律，它的反作用力即人对电梯的作用方向指向向左下；在匀速运动的过程中，顾客与电梯间的摩擦力等于零，顾客对扶梯的作用仅剩下压力，方向沿竖直向下。

16. 大爆炸理论认为，我们的宇宙起源于137亿年前的一次大爆炸。除开始瞬间外，在演化至今的大部分时间内，宇宙基本上是匀速膨胀的。上世纪末，对1A型超新星的观测显示，宇宙正在加速膨胀，面对这个出人意料的发现，宇宙学家探究其背后的原因，提出宇宙的大部分可能由暗能量组成，它们的排斥作用导致宇宙在近段天文时期内开始加速膨胀。如果真是这样，则标志宇宙大小的宇宙半径R和宇宙年龄的关系，大致是下面哪个图像？

答案：C

解析：图像中的纵坐标宇宙半径R可以看作是星球发生的位移x，因而其切线的斜率就是宇宙半径增加的快慢程度。由题意，宇宙加速膨胀，其半径增加的速度越来越大。故选C

15. 2009年2月11日，俄罗斯的“宇宙-2251”卫星和美国的“铱-33”卫星在西伯利亚上空约805km处发生碰撞。这是历史上首次发生的完整在轨卫星碰撞事件。碰撞过程中产生的大量碎片可能会影响太空环境。假定有甲、乙两块碎片，绕地球运动的轨道都是圆，甲的运行速率比乙的大，则下列说法中正确的是

A. 甲的运行周期一定比乙的长　　　 B. 甲距地面的高度一定比乙的高

C. 甲的向心力一定比乙的小　　　　 D. 甲的加速度一定比乙的大

答案：D

解析：由可知，甲的速率大，甲碎片的轨道半径小，故B错；由公式可知甲的周期小故A错；由于未知两碎片的质量，无法判断向心力的大小，故C错；碎片的加速度是指引力加速度由得，可知甲的加速度比乙大，故D对。

14. 原子核聚变可望给人类未来提供丰富的洁净能源。当氖等离子体被加热到适当高温时，氖核参与的几种聚变反应可能发生，放出能量。这几种反应的总效果可以表示为

由平衡条件可知

A. k=1, d=4　　 B. k=2, d=2　　 C. k=1, d=6　　　 D. k=2, d=3

答案：^B

解析：由质量数守恒和电荷数守恒，分别有，，解得　k=2，d=2。正确选项为B。

17．如图9所示：在磁感应强度为0.2T的匀强磁场中，长为0.5m的导体棒ab在金属框架上以的速度向右匀速运动，电阻、的阻值都为，导体棒ab的电阻为，求他电阻不计，求：

　(1)导体棒ab中电流的方向；

　(2)导体棒ab切割磁感线产生的感应电动势多大；

　(3)导体棒ab中的电流强度；

　(4)导体棒ab两端的电压