(20分)
如图15所示，固定在上、下两层水平面上的平行金属导轨
、
和
、
间距都是
，二者之间固定有两组竖直半圆形轨道
和
，两轨道间距也均为，且和的竖直高度均为4R，两组半圆形轨道的半径均为R。轨道的
端、
端的对接狭缝宽度可忽略不计，图中的虚线为绝缘材料制成的固定支架，能使导轨系统位置固定。将一质量为
的金属杆沿垂直导轨方向放在下层导轨的最左端
位置，金属杆在与水平成
角斜向上的恒力作用下沿导轨运动，运动过程中金属杆始终与导轨垂直，且接触良好。当金属杆通过4R的距离运动到导轨末端
位置时其速度大小
。金属杆和导轨的电阻、金属杆在半圆轨道和上层水平导轨上运动过程中所受的摩擦阻力，以及整个运动过程中所受空气阻力均可忽略不计。
（1）已知金属杆与下层导轨间的动摩擦因数为
，求金属杆所受恒力F的大小；
（2）金属杆运动到位置时撤去恒力F，金属杆将无碰撞地水平进入第一组半圆轨道
和
，又在对接狭缝
和
处无碰撞地水平进入第二组半圆形轨道
和
的内侧，求金属杆运动到半圆轨道的最高位置时，它对轨道作用力的大小；
（3）若上层水平导轨足够长，其右端连接的定值电阻阻值为
，导轨处于磁感应强度为B、方向竖直向下的匀强磁场中。金属杆由第二组半圆轨道的最高位置处，无碰撞地水平进入上层导轨后，能沿上层导轨滑行。求金属杆在上层导轨上滑行的最大距离。
(18分)
示波管是示波器的核心部分，它主要由电子枪、偏转系统和荧光屏三部分组成，如图14甲所示。电子枪具有释放电子并使电子聚集成束以及加速的作用；偏转系统使电子束发生偏转；电子束打在荧光屏上形成光迹。这三部分均封装于真空玻璃壳中。已知电子的电荷量
=1.6×10
C，质量
=0.91×10
kg，电子所受重力及电子之间的相互作用力均可忽略不计，不考虑相对论效应。
（1）电子枪的三级加速可简化为如图14乙所示的加速电场，若从阴极逸出电子的初速度可忽略不计，要使电子被加速后的动能达到16×10
J，求加速电压
为多大；
（2）电子被加速后进入偏转系统，若只考虑电子沿Y(竖直)方向的偏转情况，偏转系统可以简化为如图14丙所示的偏转电场。偏转电极的极板长
=4.0cm，两板间距离
=1.0cm，极板右端与荧光屏的距离
=18cm，当在偏转电极上加
的正弦交变电压时，如果电子进入偏转电场的初速度
，求电子打在荧光屏上产生亮线的最大长度；
（3）如图14甲所示，电子枪中灯丝用来加热阴极，使阴极发射电子。控制栅极的电势比阴极的电势低，调节阴极与控制栅极之间的电压，可控制通过栅极电子的数量。现要使打在荧光屏上电子的数量增加，应如何调节阴极与控制栅极之间的电压。
电子枪中
、
和
三个阳极除了对电子加速外，还共同完成对电子的聚焦作用，其中聚焦电场可简化为如图14丁所示的电场，图中的虚线是该电场的等势线。请简要说明聚焦电场如何实现对电子的聚焦作用。
(16分)
如图13所示，水上滑梯由斜槽AB和水平槽BC构成，AB与BC圆滑连接，斜槽的竖直高度
，BC面高出水面的距离
。一质量m=50kg的游戏者从滑梯顶端A点由静止滑下，
取10mol/s2。
（1）若忽略游戏者下滑过程中受到的一切阻力，求游戏者从斜槽顶端A点由静止滑下到斜槽底端B点的速度大小；
（2）若由于阻力的作用，游戏者从滑梯顶端A点由静止滑下到达滑梯末端C点时的速度大小
=15m/s，求这一过程中游戏者克服阻力做的功；
（3）若游戏者滑到滑梯末端C点以=15m/s的速度水平飞出，求他从C点水平飞出到落入水中时，他在空中运动过程中水平方向的位移。
(18分)
（1）如图9所示为“验证碰撞中的动量守恒”的实验装置。
①下列说法中不符合本实验要求的是 。 (选填选项前面的字母)
A．入射球比靶球质量大或者小均可，但二者的赢径必须相同
B．在同一组实验的不同碰撞中，每次入射球必须从同一高度由静止释放
C．安装轨道时末端必须水平
D．需要的测量仪器有天平和刻度尺
②实验中记录了轨道末端在记录纸上的竖直投影为O点，经多次释放入射球，在记录纸上找到了两球的平均落点位置M、P、N，并测得它们到O点的距离分别为
、
和
。已知入射球的质量为
，靶球的量为
，如果测得
近似等于
，则可认为成功验证了碰撞中的动量守恒。
（2）用一段长为80cm的金属丝做“测定金属的电阻率”的实验。
①用多用表粗测电阻丝的电阻，结果如图10所示，由此可知电阻丝电阻的测量值约为
。
②用螺旋测微器测量金属丝的直径，结果如图11所示，由此可知金属丝直径的测量结果为
mm。
③在用电压表和电流表测金属丝的电阻时，提供下列供选择的器材：
A．直流电源(电动势约为4.5V，内阻很小)
B．电压表(量程0～3V，内阻约3k)
C．电压表(量程0～15V，内阻约15k)
D．电流表(量程0～0.6A，内阻约0.125)
E．电流表(量程0～3A，内阻约0.025)
F．滑动变阻器(阻值范围0～15，最大允许电流1A)
G．滑动变阻器(阻值范围0～200，最大允许电流2A)
H．开关、导线。
要求有较高的测量精度，并能测得多组数据，在供选择的器材中，电流表应选择 ，电压表应选择 ，滑动变阻器应选择 。(填字母代号)
④根据上面选择器材，完成图12中实验电路的连接。
如图8所示，在光滑的水平面上有一质量为M、倾角为
的光滑斜面体，斜面上有一质量为m的物块沿斜面下滑。关于物块下滑过程中对斜面压力大小的解答，有如下四个表达式。要判断这四个表达式是否合理，你可以不必进行复杂的计算，而是根据所学的物理知识和物理方法进行分析，从而判断解的合理性或正确性。根据你的判断，下述表达式中可能正确的是
A．
B．
C．
D．
如图7所示，M、N为两条沿竖直方向放置的直导线，其中有一条导线中通有恒定电流，另一条导线中无电流。一带电粒子在M、N两条直导线所在平面内运动，曲线ab是该粒子的运动轨迹。带电粒子所受重力及空气阻力均可忽略不计。关于导线中的电流方向、粒子带电情况以及运动的方向，下列说法中可能正确的是
A．M中通有自上而下的恒定电流，带负电的粒子从
点向
点运动
B．M中通有自上而下的恒定电流，带正电的粒子从点向点运动
C．N中通有自上而下的恒定电流，带正电的粒子从点向点运动
D．N中通有自下而上的恒定电流，带负电的粒子从点向点运动
