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21．(13分)如圖所示，一自行車上連接踏腳板的連桿長R₁，由踏腳板帶動半徑為r₁的大齒盤，通過鏈條與半徑為r₂的后輪齒盤連接，帶動半徑為R₂的后輪轉動。

(1)設自行車在水平路面上勻速行過時，受到的平均阻力為f，人蹬踏腳板的平均作用力為F，鏈條中的張力為T，地面對后輪的靜摩擦力為f_s，通過觀察，寫出傳動系統中有幾個轉動軸，分別寫出對應的力矩平衡表達式；

(2)設R₁＝20厘米，R₂＝33厘米，踏腳大齒盤與后輪齒盤的齒數分別為48和24，計算人蹬踏腳板的平均作用力與平均阻力之比；

(3)自行車傳動系統可簡化為一個等效杠桿。以R₁為一力臂，在右框中畫出這一杠桿示意圖，標出支點，力臂尺寸和作用力方向。

20．(8分)一衛星繞某行星作勻速圓周運動，已知行星表面的重力加速度為g_行，行星的質量M與衛星的質量m之比 M/m＝81，行星的半徑R_行與衛星的半徑R_衛之比R_行/R_衛＝3.6，行星與衛星之間的距離r與行星的半徑R_行之比r/R_行＝60。設衛星表面的重力加速度為g_衛，則在衛星表面有：

……

經過計算得出：衛星表面的重力加速度為行星表面的重力加速度的三千六百分之一。上述結果是否正確？若正確，列式證明；若錯誤，求出正確結果。

19．(10分)上端開口的圓柱形氣缸豎直放置，截面積為0.2米²的活塞將一定質量的氣體和一形狀不規則的固體A封閉在氣缸內。溫度為 300 K時，活塞離氣缸底部的高度為0.6米；將氣體加熱到330K時，活塞上升了0.05米，不計摩擦力及固體體積的變化。求物體A的體積。

18．(4分)已知某一區域的地下埋有一根與地表面平行的直線電纜，電纜中通有變化的電流，在其周圍有變化的磁場，因此可以通過在地面上測量閉合試探小線圈中的感應電動勢來探測電纜的確切位置、走向和深度。當線圈平面平行地面測量時，在地面上a、c兩處測得試探線圈中的電動勢為零，b、d兩處線圈中的電動勢不為零；當線圈平面與地面成45°夾角時，在b、d兩處測得試探線圈中的電動勢為零。經過測量發現，a、b、c、d恰好位于邊長為1米的正方形的四個頂角上，如圖所示。據此可以判定地下電纜在　　　 兩點連線的正下方，離地表面的深度為　　　　 米。

17．(8分)有一組同學對溫度計進行專題研究。他們通過查閱資料得知十七世紀時伽利略曾設計過一個溫度計，其結構為，一麥桿粗細的玻璃管，一端與一雞蛋大小的玻璃泡相連，另一端豎直插在水槽中，并使玻璃管內吸入一段水柱。根據管中水柱高度的變化可測出相應的溫度。為了研究“伽利略溫度計”，同學們按照資料中的描述自制了如圖所示的測溫裝置，圖中A為一小塑料瓶，B為一吸管，通過軟木塞與A連通，管的下端豎直插在大水槽中，使管內外水面有一高度差h。然后進行實驗研究：

(1)在不同溫度下分別測出對應的水柱高度h，記錄的實驗數據如下表所示

根據表中數據計算相鄰兩次測量水柱的高度差，并填入表內的空格。由此可得結論：

①當溫度升高時，管內水柱高度h將　　　　 (填：變大，變小，不變)；

②水柱高度h隨溫度的變化而　　　 (填：均勻，不均勻)變化；試從理論上分析并證明結論②的正確性(提示：管內水柱產生的壓強遠遠小于一個大氣壓)：

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。

(2)通過實驗，同學們發現用“伽利略溫度計”來測溫度，還存在一些不足之處，其中主要的不足之處有：①　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　；

　 ②　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。

16．(6分)如圖所示為一實驗小車中利用光脈沖測量車速和行程的裝置的示意圖，A為光源，B為光電接收器，A、B均固定在車身上，C為小車的車輪，D為與C同軸相連的齒輪。車輪轉動時，A發出的光束通過旋轉齒輪上齒的間隙后變成脈沖光信號，被B接收并轉換成電信號，由電子電路記錄和顯示。若實驗顯示單位時間內的脈沖數為n，累計脈沖數為尼N，則要測出小車的速度和行程還必須測量的物理量或數據是　　　　　　　　　 ；小車速度的表達式為v＝　　　　　　 ；行程的表達式為s＝　　　　　　　　 。

15．(7分)如圖所示器材可用來研究電磁感應現象　及到定感應電流方向。

(1)在給出的實物圖中，用實線作為導線將實驗儀器連成實驗電路。

(2)將線圈L₁插入L₂中，會上開關。能使感應電流與原電流的繞行方向相同的實驗操作是

A．插入軟鐵棒。　　　　　 B．拔出線圈L₁。

C．使變阻器阻值變大。　　 D．斷開開關。

14．(5分)如圖所示為一顯示薄膜干涉現象的實驗裝置，P是　附有肥皂膜的鐵絲圈，S是一點燃的酒精燈。往火焰上灑些鹽后，在肥皂膜上觀察到的干涉圖象應是下圖中的

A　　　　　　 B　　　　　　 C　　　　　　　 D

13．磁場具有能量，磁場中單位體積所具有的能量叫做能量密度，其值為B²/2μ，式中B是磁感強度，μ是磁導率，在空氣中μ為一已知常數。為了近似測得條形磁鐵磁極端面附近的磁感強度B，一學生用一根端面面積為A的條形磁鐵吸住一相同面積的鐵片P，再用力將鐵片與磁鐵拉開一段微小距離Δl，并測出拉力F，如圖所示。因為F所作的功等于間隙中磁場的能量，所以由此可得磁感強度B與F、A之間的關系為B＝　　　　　　　　　 。

12．在與x軸平行的勻強電場中，一帶電量為1.0×10^－8庫侖、質量為2.5×10^－3千克的物體在光滑水平面上沿著x軸作直線運動，其位移與時間的關系是x＝0.16t－0.02t²，式中x以米為單位，t以秒為單位。從開始運動到5秒末物體所經過的路程為 　　　　 米，克服電場力所作的功為　　　　 焦耳。