1 . 月球探测工程2004年起中国正式开展月球探测工程，嫦娥工程分为无人月球探测、载人登月和建立月球基地三个阶段。我国已先后成功实施四次月球探测任务，计划在2030年前实现首次登陆月球。月球表面重力加速度为。
1．嫦娥号登陆月球时，沿图中虚线方向做匀减速直线运动靠近月球表面，则发动机的喷气方向可能为（　　）

A．	B．
C．	D．

2．嫦娥号在竖直下降登月过程中，在距月球表面高度为h处以相对月球的速度v开始做匀减速直线运动，加速度大小为a，下降至距月球表面高度为__________处相对月球速度为零。质量为M的嫦娥号在保持悬停的过程中，发动机不断竖直向下喷出相对其速度为u的气体。在一次短促的喷射过程中（嫦娥号质量不变），单位时间内需消耗燃料的质量为__________。

3．登月后，航天员通过电子在月球磁场中的运动轨迹来推算磁场的强弱分布。如图分别是探测器处于月球a、b、c、d四个不同位置时电子运动轨迹的组合图，若每次电子的出射速率相同，且与磁场方向垂直。

（1）a、b、c、d中磁场最弱的位置为_______。
（2）图中a位置的轨迹是一个直径为D的半圆，电子的电荷量与质量之比为，出射速率为v，则a处的磁感应强度为________。
4．未来载人登月成功后，可利用单摆测量月球表面的重力加速度。航天员从月球上捡一块大小约为2cm的不规则石块作为摆球。航天员还有以下设备：刻度尺（量程30cm）、细线（1m左右）、计时器和足够高的固定支架。
（1）实验步骤：
①如图，用细线将石块系好，将细线的上端固定于支架上的O点；
②将石块拉离平衡位置后放手，使其在竖直平面内做小幅摆动；
③在摆球经过___________位置开始计时，测出n次全振动的时间；
④将细线的长度缩短（30cm），重复步骤②和③，测出时间；
⑤___________（用n、、表示）。
（2）实验中未考虑石块的重心到悬挂点M间的距离，的测量值___________真实值（选填“大于”、“等于”或“小于”）。

5．建立月球基地所需的太空飞船，可利用太空中由大量电荷量大小相等的正、负离子（忽略重力）所组成的高能粒子流作为能量的来源。推进原理如图所示，装置左侧部分由两块间距为d的平行金属板M、N组成，两板间有垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B。高能粒子流源源不断从左侧以速度v₀水平入射，最终在M和N间形成稳定的电势差，并给右侧平行板电容器PQ供电。
（1）稳定后，在金属板M和N中_______板的电势更高，M和N间电势差的绝对值为_______。
（2）（计算）靠近Q板处有一放射源S，可释放初速度为0、质量为m、电荷量为+q的粒子，求该粒子从S正上方的喷射孔喷出P板时速度的大小。

6．（计算） “玉兔号”月球车成功抵达月背表面后，研究者对月球车模型的性能进行研究。月球车运动全过程的v-t图如图所示。月球车在t₁~18s内以1.41×10^-1W的额定功率行驶，在18s末关闭月球车的动力系统，运动过程中月球车受到的阻力大小不变，求月球车
（1）受到的阻力大小（保留2位有效数字）
（2）质量（精确到1kg）
（3）前15秒内的位移（保留2位有效数字）

2 . 五、电与磁

人类对电现象、磁现象的研究由来已久，电能生磁，磁也能生电。

1．图（a）是扬声器的内部结构示意图，线圈两端加有与声音频率相同的电压。图（b）是动圈式话筒构造示意图，当有人在话筒前说话时，声音使膜片振动带动磁场内的线圈发生相应的振动。扬声器和动圈式话筒工作时分别利用了________和________（均选涂：A.“电流的磁效应”   B.“磁场对通电导体的作用”   C.“电磁感应”）。

   

2．如图甲所示，在匀强磁场中，一矩形金属线圈分别以不同的转速，绕与磁感线垂直的轴匀速转动，产生的感应电动势随时间变化的图像分别如图乙中的曲线a、b所示。曲线a表示的电动势的频率为________Hz，曲线b表示的电动势的最大值为________V。

       

3．如图所示为磁流体发电的示意图。两块相同的平行金属板P、Q之间有一个很强的磁场，将一束等离子体（即高温下电离的气体，含有大量正、负带电粒子）喷入磁场，P、Q两板间便产生电压。如果把P、Q和定值电阻R连接，P、Q就是一个直流电源的两个电极。

   

（1）P板是电源的___________（选涂：A．“正极” B. “负极”）。

（2）若P、Q两板长为l₁、宽为l₂、相距为d，板间的磁场近似看作匀强磁场，磁感应强度为B，等离子体以速度v沿垂直于磁场的方向射入磁场。若稳定时等离子体在两板间均匀分布，电阻率为ρ，忽略边缘效应。这个发电机的电动势大小为___________，流过电阻R的电流大小为__________________。

4．如图所示，足够长的光滑平行导轨倾斜放置，导轨间距为L＝1m，两导轨与水平面夹角为，其下端连接一个灯泡，灯泡电阻为R＝6Ω。导体棒ab垂直于导轨放置，棒ab长度也为1m，电阻r＝2Ω，其余电阻不计。两导轨间存在磁感应强度为B＝1T的匀强磁场，磁场方向垂直于导轨所在平面向上。将棒ab由静止释放，在棒ab的速度v增大至2m/s的过程中，通过灯泡的电量q＝2C，棒ab下滑的最大速度v_m＝4m/s，棒ab与导轨始终接触良好。（取g＝10m/s²）

（1）求棒ab的质量m；

（2）求棒ab由静止起运动至v＝2m/s的过程中，灯泡产生的热量Q_R；

（3）为了提高棒ab下滑过程中灯泡的最大功率，试通过计算提出可行的措施。某同学解答如下：灯泡的最大功率为，因此可以通过增大磁感应强度B来提高棒ab下滑过程中灯泡的最大功率。该同学的结果是否正确？若正确，请写出其他两条可行的措施；若不正确，请说明理由并通过计算提出两条可行的措施。

   

4 . 如图所示的磁流体发电机由彼此正对的两水平且彼此平行的金属板M、N构成，M、N间存在垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B₁，两金属板与两平行且水平放置的金属导轨相连，金属板M、N及两平行金属导轨间的距离均为d，平行金属导轨间存在磁感应强度为B₂的匀强磁场，磁场的方向与竖直方向成θ角，在两平行金属导轨上放有一长为d的直导体棒PQ，直导体棒PQ与两平行金属导轨垂直，其电阻为R，其余电阻不计。在两平行金属板M、N间垂直于磁场方向喷入一束速度大小为v₀的等离子体，PQ仍静止在导轨上，已知导体棒的质量为m，它与金属导轨间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g，下列说法正确的是（　　）

A．通过导体棒的电流方向为P→Q

B．导体棒受到的安培力大小为

C．金属导轨对导体棒的支持力大小为

D．导体棒受到金属导轨的摩擦力大小为

10 . 物理现象的分析常常有宏观与微观两个视角，建构合理化模型找出其内在联系，有助于更加深刻理解其物理本质。
（1）如图甲所示，直流电源、开关、导线与金属棒ab组成一个电路。从微观角度看，开关闭合时，电源两端电压会在金属棒内部形成恒定电场，每个自由电子都在电场力作用下开始定向运动，但这些电子会与导体棒中的金属正离子发生碰撞，碰撞后电子向各方向运动的机会相同，沿导线方向的定向运动速度变为0；此后自由电子再加速、再碰撞……，这种定向运动在宏观上形成了电流。已知电源两端电压为U，金属棒的长度为L，横截面积为S，单位体积内自由电子数为n，电子的质量为m，电荷量为e，连续两次碰撞间隔的平均时间为t₀，碰撞时间不计。仅在自由电子和金属正离子碰撞时才考虑粒子间的相互作用，导线及开关的电阻不计。
a．求自由电子定向运动时的加速度大小a；
b．求t₀时间内自由电子定向运动的平均速率v₀；
c．推导金属棒中形成电流I的表达式；
（2）某同学受磁流体发电机的启发，设计了一种新型发电装置。如图乙所示，将发电装置、开关、导线与电阻组成一个电路，这种新型发电装置可视为直流电源。从微观角度看，两面积足够大的平行金属极板A、C间有一个垂直纸面向里，磁感应强度为B的匀强磁场，将一束带正电的离子流以速度v沿垂直于B的方向喷入磁场，带正电的离子在洛伦滋力作用下向A极板偏转，由于静电感应在C极板上感应出等量的负电荷。宏观上A、C两板间产生电势差，可为阻值为R的外电阻供电。已知每个离子的质量均为m，电荷量为+q，单位时间内沿垂直极板方向上单位长度喷射的正离子个数为n，A、C两板间距为d，且d大于。忽略离子的重力及离子间的相互作用力。
a．只闭合开关S₁外电路短路，求短路电流I_m；
b．只闭合开关S₂，电路中电流稳定后，若单位时间内打在极板A上的离子数为N，请写出N与R的关系式。