21．(18分)
(1)一把游标卡尺，主尺的最小分度是1mm，游标尺上有20个小的等分刻度。如图所示，用它测量某一钢球的直径，钢球的直径是 mm。
(2)某同学做“测定金属电阻率”的实验。
① 需要通过实验直接测量的物理量有：
(写出名称和符号)。
② 这位同学采用伏安法测定一段阻值约为5左右的金属丝的电阻。有以下器材可供选择：(要求测量结果尽量准确)
A．电池组(3V，内阻约1)；
B．电流表(0~3A，内阻约0.025)
C．电流表(0~0.6A，内阻约0.125)
D．电压表(0~3V，内阻约3k)
E．电压表(0~15V，内阻约15k)
F．滑动变阻器(0~20，额定电流1A)
G．滑动变阻器(0~1000，额定电流0.3A)
H．开关、导线。
实验时应选用的器材是 (填写各器材的字母代号)。
请在下面的虚线框中画出实验电路图。
这位同学在一次测量时，电流表、电压表的示数如下图所示。由图中电流表、电压表的读数可计算出金属丝的电阻为 。
③ 用伏安法测金属丝电阻存在系统误差。为了减小系统误差，
有人设计了如图所示的实验方案。其中Rx是待测电阻，R
是电阻箱，R1、R2是已知阻值的定值电阻。合上开关S，灵
敏电流计的指针偏转。将R调至阻值为R0时，灵敏电流计
的示数为零。由此可计算出待测电阻Rx 。
(用R1、R2、R0表示)
20．质谱仪是测量带电粒子的质量和分析同位素的重要工具。如图所示为质谱仪的原理示意图。现利用这种质谱议对氢元素进行测量。氢元素的各种同位素从容器A下方的小孔S，无初速度飘入电势差为U的加速电场。加速后垂直进入磁感强度为B的匀强磁场中。氢的三种同位素最后打在照相底片D上，形成a、b、c三条“质谱线”。关于三种同位素进入磁场时速度的排列顺序，和a、b、c三条“质谱线”的排列顺序，下列判断正确的是
A．进入磁场时速度从大到小排列的顺序是氚、氘、氕
B．进入磁场时速度从大到小排列的顺序是氘、氚、氕
C．a、b、c三条质谱线依次排列的顺序是氘、氚、氕
D．a、b、c三条质谱线依次排列的顺序是氚、氘、氕
19．有一个小型发电机，机内的矩形线圈匝数为100匝，电阻为0.5Ω。线圈在匀强磁场中，以恒定的角速度绕垂直于磁场方向的固定轴转动。穿过每匝线圈的磁通量Φ随时间的变化规律如图所示。由此可知发电机电动势瞬时值表达式为
A．e =3.14sinπt(V)
B．e =3.14costπt(V)
C．e =314sin100πt(V)
D．e =314cos100πt(V)
18．一列横波沿x轴传播，图1是波上一质点P的振动图线。图2为这列横波在0.1s时刻的波形图。由此可以判断该波的传播速度和传播方向是
A．1m/s ，沿x轴正方向传播 B．1m/s ，沿x轴负方向传播
C．0.5m/s ，沿x轴正方向传播 D．0.5m/s ，沿x轴负方向传播
17．如图所示的是杂技演员表演的“水流星”。一根细长绳的一端，系着一个盛了水的容器。以绳的另一端为圆心，使容器在竖直平面内做半径为R的圆周运动。N为圆周的最高点，M为圆周的最低点。若“水流星”通过最低点时的速度。则下列判断正确的是
A．“水流星”到最高点时的速度为零
B．“水流星”通过最高点时，有水从容器中流出
C．“水流星”通过最高点时，水对容器底没有压力
D．“水流星”通过最高点时，绳对容器有向下的拉力
16．如图所示，光滑并且绝缘的斜面上有一个带正电的小球。在下面给出的四种情况下，有可能使小球在斜面上保持静止的是
A．在a点处有带正电的点电荷
B．在b点处有带负电的点电荷
C．在c点处有带正电的点电荷
D．在d点处有带负电的点电荷
15．有一种核聚变反应为：。已知的质量为2.0136u，的质量为1.0073u，X的质量为3.0180u。则下列说法正确的是
A．X是质子，该反应吸收能量 B．X是氕，该反应吸收能量
C．X是氘，该反应释放能量 D．X是氚，该反应释放能量
14．如图所示，一窄束平行光，射向半圆玻璃砖的圆心O。折射后发生了色散，分解为互相分离的两束光a和b。 下列判断正确的是
A．a光频率大于b光的频率
B．a光光子能量小于b光光子能量
C．在真空中a光波长大于b光波长
D．在半圆玻璃砖中，a光传播速度大于b光传播速度
13．用单分子油膜法测出油酸分子(视为球形)的直径后，还需要下列哪一个物理量就可以计算出阿伏伽德罗常数
A. 油滴的体积 B. 油滴的质量
C．油酸的摩尔体积 D. 油酸的摩尔质量
24．(20分)如图甲是一种自由电子激光器的原理示意图。经电场加速后的高速电子束，射入上下排列着许多磁铁的管中。相邻两块磁铁的极性是相反的。电子在垂直于磁场的方向上摆动着前进，电子在摆动的过程中发射出光子。管子两端的反射镜(图中未画出)使光子来回反射，光子与自由电子发生相互作用，使光子能量不断增大，从而产生激光输出。
(1)若该激光器发射激光的功率为P = 6.63×10 9 W，激光的频率为υ = 1.0×1016 Hz。则该激光器每秒发出多少个激光光子？(普朗克常量= 6.63×10－34 J·s)
(2)若加速电压U =1.8×10 4 V，取电子质量= 9×10－31 kg，电子电荷量e =1.6×10－19C。每对磁极间的磁场可看作匀强磁场，磁感应强度为B = 9×10－4 T。每个磁极的左右宽度为L=30 cm，厚度为2 L 。忽略左右磁极间的缝隙距离，认为电子在磁场中运动的速度大小不变。电子经电场加速后，从上下磁极间缝隙的正中间垂直于磁场方向射入第1对磁极的磁场中，电子一共可通过几对磁极？在图乙的俯视图中，画出电子在磁场中运动轨迹的示意图(尺寸比图甲略有放大)。
(2)某同学做“测定金属电阻率”的实验。
左右的金属丝的电阻。有以下器材可供选择：(要求测量结果尽量准确)
这位同学在一次测量时，电流表、电压表的示数如下图所示。由图中电流表、电压表的读数可计算出金属丝的电阻为 
③ 用伏安法测金属丝电阻存在系统误差。为了减小系统误差，
质谱仪是测量带电粒子的质量和分析同位素的重要工具。如图所示为质谱仪的原理示意图。现利用这种质谱议对氢元素进行测量。氢元素的各种同位素从容器A下方的小孔S，无初速度飘入电势差为U的加速电场。加速后垂直进入磁感强度为B的匀强磁场中。氢的三种同位素最后打在照相底片D上，形成a、b、c三条“质谱线”。关于三种同位素进入磁场时速度的排列顺序，和a、b、c三条“质谱线”的排列顺序，下列判断正确的是 
有一个小型发电机，机内的矩形线圈匝数为100匝，电阻为0.5Ω。线圈在匀强磁场中，以恒定的角速度绕垂直于磁场方向的固定轴转动。穿过每匝线圈的磁通量Φ随时间的变化规律如图所示。由此可知发电机电动势瞬时值表达式为 
C．0.5m/s ，沿x轴正方向传播
D．0.5m/s ，沿x轴负方向传播
如图所示的是杂技演员表演的“水流星”。一根细长绳的一端，系着一个盛了水的容器。以绳的另一端为圆心，使容器在竖直平面内做半径为R的圆周运动。N为圆周的最高点，M为圆周的最低点。若“水流星”通过最低点时的速度
。则下列判断正确的是
A．在a点处有带正电的点电荷
。已知
的质量为2.0136u，
的质量为1.0073u，X的质量为3.0180u。则下列说法正确的是 
如图所示，一窄束平行光，射向半圆玻璃砖的圆心O。折射后发生了色散，分解为互相分离的两束光a和b。 下列判断正确的是 
= 6.63×10－34 J·s)
= 9×10－31 kg，电子电荷量e =1.6×10－19C。每对磁极间的磁场可看作匀强磁场，磁感应强度为B = 9×10－4 T。每个磁极的左右宽度为L=30 cm，厚度为2 L 。忽略左右磁极间的缝隙距离，认为电子在磁场中运动的速度大小不变。电子经电场加速后，从上下磁极间缝隙的正中间垂直于磁场方向射入第1对磁极的磁场中，电子一共可通过几对磁极？在图乙的俯视图中，画出电子在磁场中运动轨迹的示意图(尺寸比图甲略有放大)。