（14分）

（1）開普勒行星運(yùn)動(dòng)第三定律指出：行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的橢圓軌道的半長(zhǎng)軸a的三次方與它的公轉(zhuǎn)周期T的二次方成正比，即，k是一個(gè)對(duì)所有行星都相同的常量。將行星繞太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng)按圓周運(yùn)動(dòng)處理，請(qǐng)你推導(dǎo)出太陽(yáng)系中該常量k的表達(dá)式。已知引力常量為G，太陽(yáng)的質(zhì)量為M_太。

（2）開普勒定律不僅適用于太陽(yáng)系，它對(duì)一切具有中心天體的引力系統(tǒng)（如地月系統(tǒng)）都成立。經(jīng)測(cè)定月地距離為3.84×10⁸m，月球繞地球運(yùn)動(dòng)的周期為2.36×10⁶S，試計(jì)算地球的質(zhì)M_地。（G=6.67×10^-11Nm²/kg²，結(jié)果保留一位有效數(shù)字）

【解析】：（1）因行星繞太陽(yáng)作勻速圓周運(yùn)動(dòng)，于是軌道的半長(zhǎng)軸a即為軌道半徑r。根據(jù)萬有引力定律和牛頓第二定律有

                            ①

    于是有                           ②

即                                ③

（2）在月地系統(tǒng)中，設(shè)月球繞地球運(yùn)動(dòng)的軌道半徑為R，周期為T，由②式可得

                                ④

解得     M_地=6×10²⁴kg                         ⑤

（M_地=5×10²⁴kg也算對(duì)）

23．【題文】（16分）

     如圖所示，在以坐標(biāo)原點(diǎn)O為圓心、半徑為R的半圓形區(qū)域內(nèi)，有相互垂直的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，磁場(chǎng)方向垂直于xOy平面向里。一帶正電的粒子（不計(jì)重力）從O點(diǎn)沿y軸正方向以某一速度射入，帶電粒子恰好做勻速直線運(yùn)動(dòng)，經(jīng)t₀時(shí)間從P點(diǎn)射出。

（1）求電場(chǎng)強(qiáng)度的大小和方向。

（2）若僅撤去磁場(chǎng)，帶電粒子仍從O點(diǎn)以相同的速度射入，經(jīng)時(shí)間恰從半圓形區(qū)域的邊界射出。求粒子運(yùn)動(dòng)加速度的大小。

（3）若僅撤去電場(chǎng)，帶電粒子仍從O點(diǎn)射入，且速度為原來的4倍，求粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間。

在做“驗(yàn)證牛頓第二定律”的實(shí)驗(yàn)時(shí)（裝置如圖1所示）
（1）研究在作用力F一定時(shí)，小車的加速度a與小車質(zhì)量M的關(guān)系，某位同學(xué)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)步驟如下：
（A）用天平稱出小車和小桶及內(nèi)部所裝砂子的質(zhì)量．
（B）按圖裝好實(shí)驗(yàn)器材．使帶滑輪長(zhǎng)木板右端抬起，平衡摩擦力．
（C）把輕繩系在小車上并繞過定滑輪懸掛砂桶．
（D）將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接在6V電壓的蓄電池上，接通電源，放開小車，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打下一系列點(diǎn)，并在紙帶上標(biāo)明小車質(zhì)量．
（E）保持小桶及其中砂子的質(zhì)量不變，增加小車上的砝碼個(gè)數(shù)，并記錄每次增加后的M值，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)．

（F）分析每條紙帶，測(cè)量并計(jì)算出加速度的值．
（G）作a-M關(guān)系圖象，并由圖象確定a、M關(guān)系．
在上述步驟中，有錯(cuò)誤或處理不恰當(dāng)?shù)氖?br/>步驟______，應(yīng)把______改為______．
步驟______，應(yīng)把______改為______．
（2）利用上題裝置做“驗(yàn)證牛頓第二定律”的實(shí)驗(yàn)時(shí)：
甲同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畫出的小車的加速度a和小車所受拉力F的圖象為圖2所示中的直線Ⅰ，乙同學(xué)畫出的圖象為圖中的Ⅱ直線．直線Ⅰ、Ⅱ在縱軸或橫軸上的截距較大．明顯超出了誤差范圍，下面給出了關(guān)于形成這種情況原因的四種解釋，其中可能正確的是______．
（A）實(shí)驗(yàn)前甲同學(xué)沒有平衡摩擦力
（B）甲同學(xué)在平衡摩擦力時(shí)，把長(zhǎng)木板的末端抬得過高了
（C）實(shí)驗(yàn)前乙同學(xué)沒有平衡摩擦力
（D）乙同學(xué)在平衡摩擦力時(shí)，把長(zhǎng)木板的末端抬得過高了
（3）在用接在50Hz交流電源上的打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)定小車做勻加速直線運(yùn)動(dòng)的加速度的實(shí)驗(yàn)中，得到如圖3所示的一條紙帶，從比較清晰的點(diǎn)開始起，每5個(gè)打印點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，分別標(biāo)上0、1、2、3…量得0與1兩點(diǎn)間的距離s₁=30mm，3與4兩點(diǎn)間的距離s₄=48mm，打下0與1兩點(diǎn)之間時(shí)間內(nèi)小車的平均速度______m/s，則小車的加速度為______m/s²．

(1)原子處于基態(tài)時(shí)最穩(wěn)定，處于較高能級(jí)時(shí)會(huì)自發(fā)地向低能級(jí)躍遷．如圖所示為氫原子的能級(jí)圖．現(xiàn)讓一束單色光照射到大量處于基態(tài)(量子數(shù)n＝1)的氫原子上，被激發(fā)的氫原子能自發(fā)地發(fā)出3種不同頻率的色光，則照射氫原子的單色光的光子能量為多少eV？用這種光照射逸出功為4.54 eV的金屬表面時(shí)，逸出的光電子的最大初動(dòng)能是多少eV?

(2)靜止的Li核俘獲一個(gè)速度v₁＝7.7×10⁴ m/s的中子而發(fā)生核反應(yīng)，生成兩個(gè)新核．已知生成物中He的速度v₂＝2.0×10⁴ m/s，其方向與反應(yīng)前中子速度方向相同．

①寫出上述反應(yīng)方程．

②求另一生成物的速度．

【解析】：(1)由C＝3可知n＝3，故照射光的光子能量為E₃－E₁＝12.09 eV

由E_K＝hν－W知E_K＝(12.09－4.54)eV＝7.55 eV.

(2)①核反應(yīng)方程式為L(zhǎng)i＋n→H＋He.

②設(shè)中子、氦核、新核的質(zhì)量分別為m₁、m₂、m₃，

它們的速度分別為v₁、v₂、v₃，

根據(jù)動(dòng)量守恒有：m₁v₁＝m₂v₂＋m₃v₃

v₃＝＝－1×10³ m/s

負(fù)號(hào)說明新核運(yùn)動(dòng)方向與氦核相反．