北京市西城區(qū)2020屆-2022屆高考物理三年模擬（一模）試題匯編-解答題

北京市西城區(qū)2020屆-2022屆高考物理三年模擬(一模)試

題匯編一解答題

1.(2021?北京西城?一模)如圖所示，垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度為以紙面內(nèi)

有一正方形均勻金屬線框He4,其邊長(zhǎng)為L(zhǎng)總電阻為R,燦邊與磁場(chǎng)邊界平行。線框

在向右的拉力作用下以速度V勻速進(jìn)入磁場(chǎng)。從岫邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)直至W邊剛要進(jìn)入磁

場(chǎng)的過(guò)程中，求:

(1)金屬線框中的感應(yīng)電流/的大小和方向;

(2)金屬線框產(chǎn)生的焦耳熱。；

(3)安培力的沖量大小/安。

×××X

B

XXXX

XX×X

XX×X

2.(2022北京西城?一模)雪車是冬奧會(huì)的比賽項(xiàng)目之一,風(fēng)馳電掣般的高速行駛是雪

車的最大看點(diǎn)之一。北京2022年冬奧會(huì)雪車項(xiàng)目的比賽將在延慶賽區(qū)的國(guó)家雪車雪橇

中心進(jìn)行。雪車比賽所用賽道長(zhǎng)1.5km左右，落差在IOOm至150m之間。比賽可以分

為兩個(gè)過(guò)程：過(guò)程1中運(yùn)動(dòng)員手推雪車沿斜向下的賽道奔跑獲得初始速度，如圖1所示;

過(guò)程2中運(yùn)動(dòng)員跳入車體內(nèi)，呈坐姿在彎曲的賽道上無(wú)動(dòng)力滑行，如圖2所示。設(shè)雪車

的質(zhì)量為，運(yùn)動(dòng)員的總質(zhì)量為〃12,重力加速度為g,忽略冰面與雪車之間的摩擦。

(1)過(guò)程1中運(yùn)動(dòng)員推車奔跑使雪車獲得速度如這一過(guò)程中賽道的落差為〃，求這

一過(guò)程中運(yùn)動(dòng)員對(duì)雪車做的功W。

(2)過(guò)程2中為了讓運(yùn)動(dòng)員乘坐雪車能高速且安全地通過(guò)彎道，彎道處的賽道均向內(nèi)

側(cè)傾斜。若雪車以速度V通過(guò)半徑為，的一小段彎道，彎道落差可忽略。建立圖3所示

的模型，將運(yùn)動(dòng)員和雪車整體看作質(zhì)點(diǎn)，求在彎道處賽道對(duì)雪車的支持力BV的大小。

圖1圖2圖3

3.（2021?北京西城?一模）在研究物理學(xué)問(wèn)題時(shí)，為了更好地揭示和理解物理現(xiàn)象背后

的規(guī)律，我們需要對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行一定的概括和抽象，抓住主要矛盾、忽略次要因素，

建構(gòu)物理模型。諧振子模型是物理學(xué)中在研究振動(dòng)問(wèn)題時(shí)所涉及的一個(gè)重要模型。

（1）如圖1所示，在光滑水平面上兩個(gè)物塊A與B由彈簧連接（彈簧與A、B不分

開）構(gòu)成一個(gè)諧振子。初始時(shí)彈簧被壓縮，同時(shí)釋放A、B,此后A的修圖像如圖2

所示（規(guī)定向右為正方向）。E^□nu=0.1kg,mβ=0.2kg,彈簧質(zhì)量不計(jì)。

a.在圖2中畫出B物塊的回圖像；

b.求初始時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能E1,.

（2）雙原子分子中兩原子在其平衡位置附近振動(dòng)時(shí)，這一系統(tǒng)可近似看作諧振子，其

運(yùn)動(dòng)規(guī)律與（1）的情境相似。已知，兩原子之間的勢(shì)能EP隨距離，變化的規(guī)律如圖4

所示，在r=e點(diǎn)附近耳隨，?變化的規(guī)律可近似寫作EP=EPO+?”%）、式中％和%均

為常量。假設(shè)原子A固定不動(dòng)，原子B振動(dòng)的范圍為"-α≤r≤%+”,其中“遠(yuǎn)小于川,

請(qǐng)畫出原子B在上述區(qū)間振動(dòng)過(guò)程中受力隨距離r變化的圖線，并求出振動(dòng)過(guò)程中這個(gè)

雙原子系統(tǒng)的動(dòng)能的最大值。

Av/m?s^1

4

2

圖1

AB

?------------------^?

Or0

圖3

4.（2021?北京西城?一模）利用霍爾效應(yīng)制作的霍爾元件以及傳感器，廣泛應(yīng)用于測(cè)量

和自動(dòng)控制等領(lǐng)域。

（1）如圖1,將一半導(dǎo)體薄片垂直置于磁場(chǎng)8中，在薄片的兩個(gè)側(cè)面“、b間通以電流

/時(shí)，另外兩側(cè)c、7?間產(chǎn)生電勢(shì)差，這一現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)。其原因是薄片中能夠自由

移動(dòng)的電荷受洛倫茲力的作用向一側(cè)偏轉(zhuǎn)和積累，于是在/間產(chǎn)生霍爾電壓已

試卷第2頁(yè)，共8頁(yè)

知半導(dǎo)體薄片的厚度為“，自由電荷的電荷量為g,求薄片內(nèi)單位體積中的自由電荷數(shù)

(2)利用霍爾元件可以進(jìn)行微小位移的測(cè)量。如圖2所示，將兩塊完全相同的磁體同

極相對(duì)放置，在兩磁體間的縫隙中放入圖1所示的霍爾元件，當(dāng)霍爾元件處于中間位置

時(shí)，霍爾電壓UH為0,將該點(diǎn)作為位移的零點(diǎn)。當(dāng)霍爾元件沿著X軸方向移動(dòng)時(shí)，則

有霍爾電壓輸出。若該霍爾元件是電子導(dǎo)電的，在霍爾元件中仍通以由α向人的電流，

那么如何由輸出的霍爾電壓判斷霍爾元件由中間位置沿著X軸向哪個(gè)方向移動(dòng)？請(qǐng)分析

說(shuō)明。

(3)自行車測(cè)速碼表的主要工作傳感器也是霍爾傳感器。如圖3,霍爾元件固定在自

行車前叉一側(cè)，一塊強(qiáng)磁鐵固定在--根輻條上。當(dāng)強(qiáng)磁鐵經(jīng)過(guò)霍爾元件時(shí)，使其產(chǎn)生電

壓脈沖。已知自行車在平直公路上勻速行駛，車輪與地面間無(wú)滑動(dòng)，車輪邊緣到車軸的

距離為人

a.若單位時(shí)間內(nèi)霍爾元件檢測(cè)到m個(gè)脈沖，求自行車行駛的速度大小V。

b.圖4中的兩幅圖哪個(gè)可以大致反映自行車正常行駛過(guò)程中車輪邊緣一點(diǎn)相對(duì)地面的

運(yùn)動(dòng)軌跡？請(qǐng)說(shuō)明理由。

圖3

甲乙

圖4

5.(2020?北京西城?一模)2022年第24屆冬季奧林匹克運(yùn)動(dòng)會(huì)將在北京和張家口舉行,

跳臺(tái)滑雪是其中最具觀賞性的項(xiàng)目之一。如圖所示為簡(jiǎn)化的跳臺(tái)滑雪的雪道示意圖

,Ao為助滑道，08為著陸坡。運(yùn)動(dòng)員從助滑道上的A點(diǎn)由靜止滑下，然后從。點(diǎn)沿

水平方向飛出，最后在著陸坡上著陸。已知，A點(diǎn)與。點(diǎn)的高度差為力，著陸坡。8的

傾角為。，運(yùn)動(dòng)員的質(zhì)量為機(jī)，重力加速度為g。將運(yùn)動(dòng)員和滑雪板整體看作質(zhì)點(diǎn)，不

計(jì)一切摩擦和空氣阻力，求：

(1)運(yùn)動(dòng)員經(jīng)過(guò)。點(diǎn)時(shí)的速度大小v；

(2)運(yùn)動(dòng)員從飛出到著陸的時(shí)間人

(3)運(yùn)動(dòng)員的著陸點(diǎn)到。點(diǎn)的距離,。

6.(2020?北京西城?一模)電荷周圍存在電場(chǎng)，電場(chǎng)雖然看不見，但是它卻是客觀存在

的，可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)它進(jìn)行觀察和研究。如圖所示，。是一個(gè)均勻帶電球，把一個(gè)系在

絲線上的帶電量為+4、質(zhì)量為，〃的試探小球先后依次掛在圖中片、鳥、鳥三個(gè)不同位

置，調(diào)整絲線長(zhǎng)度，使小球靜止時(shí)的三個(gè)位置A、8、C與帶電球。的球心處于同一水

平線上，三處的絲線與豎直方向的夾角分別為4、仇、θi,且仇已知重力加

速度為g。

(1)對(duì)帶電小球靜止于A位置時(shí)的受力進(jìn)行分析，畫出受力示意圖，并求小球所受電場(chǎng)力

的大小心；

(2)根據(jù)電場(chǎng)強(qiáng)度的定義，推導(dǎo)帶電球產(chǎn)生的電場(chǎng)在A位置處的場(chǎng)強(qiáng)大小EA的表達(dá)式,

并據(jù)此比較4B、C三個(gè)位置的電場(chǎng)強(qiáng)度E“、ER、EC的大小關(guān)系。

7.(2020.北京西城?一模)人們對(duì)電場(chǎng)的認(rèn)識(shí)是不斷豐富的，麥克斯韋經(jīng)典電磁場(chǎng)理論

指出，除靜止電荷產(chǎn)生的靜電場(chǎng)外，變化的磁場(chǎng)還會(huì)產(chǎn)生感生電場(chǎng)。靜電場(chǎng)和感生電場(chǎng)

既有相似之處，又有區(qū)別。電子質(zhì)量為加，電荷量為e。請(qǐng)分析以下問(wèn)題。

(1)如圖1所示，在金屬絲和金屬板之間加以電壓U,金屬絲和金屬板之間會(huì)產(chǎn)生靜電

試卷第4頁(yè)，共8頁(yè)

場(chǎng)，金屬絲發(fā)射出的電子在靜電場(chǎng)中加速后，從金屬板的小孔穿出。忽略電子剛剛離開

金屬絲時(shí)的速度，求電子穿出金屬板時(shí)的速度大小V；

(2)電子感應(yīng)加速器是利用感生電場(chǎng)加速電子的裝置，其基本原理如圖2所示。上圖為側(cè)

視圖，S、N為電磁鐵的兩個(gè)磁極，磁極之間有一環(huán)形真空室，下圖為真空室的俯視圖。

電磁鐵線圈中電流發(fā)生變化時(shí)，產(chǎn)生的感生電場(chǎng)可以使電子在真空室中加速運(yùn)動(dòng)。

α?如果電子做半徑不變的變加速圓周運(yùn)動(dòng)。已知電子運(yùn)動(dòng)軌跡半徑為R,電子軌跡所在

處的感生電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)大小恒為E,方向沿軌跡切線方向。求初速為O的電子經(jīng)時(shí)間f獲

得的動(dòng)能Ek及此時(shí)電子所在位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B；

A在靜電場(chǎng)中，由于靜電力做的功與電荷運(yùn)動(dòng)的路徑無(wú)關(guān)，電荷在靜電場(chǎng)中具有電勢(shì)能,

電場(chǎng)中某點(diǎn)的電荷的電勢(shì)能與它的電荷量的比值，叫做這一點(diǎn)的電勢(shì)。試分析說(shuō)明對(duì)加

速電子的感生電場(chǎng)是否可以引入電勢(shì)概念。

8.(2020?北京西城?一模)二十世紀(jì)初，盧瑟福進(jìn)行α粒子散射實(shí)驗(yàn)的研究，改變了人

們對(duì)原子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)。

(1)如圖1所示，有兩個(gè)α粒子均以速度V射向金原子，它們速度方向所在的直線都不過(guò)

金原子核中心。請(qǐng)?jiān)趫D1中分別畫出兩個(gè)。粒子此后的運(yùn)動(dòng)軌跡示意圖；

(2)如圖2所示，一個(gè)白粒子以速度U射向金原子，速度方向所在直線過(guò)金原子核中心。

由于金原子受到周邊其他金原子的作用，可將α粒子與一個(gè)金原子核的作用等效為與一

個(gè)靜止的、質(zhì)量非常大的粒子發(fā)生彈性碰撞。請(qǐng)推導(dǎo)說(shuō)明α粒子與金原子核作用后速度

的大小和方向；

(3)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，絕大多數(shù)。粒子穿過(guò)金箔后，基本上仍沿原來(lái)的方向前進(jìn)，但有極少數(shù)口

粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)(超過(guò)90。)。盧瑟福根據(jù)該實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型。

為了研究問(wèn)題的方便，可作如下假設(shè)：

①將α粒子視為質(zhì)點(diǎn)，金原子視為球，金原子核視為球體；

②金箔中的金原子緊密排列，金箔厚度可以看成很多單原子層并排而成；

③各層原子核前后不互相遮蔽：

④大角度偏轉(zhuǎn)是α粒子只與某一層中的一個(gè)原子核作用的結(jié)果。如果金箔厚度為L(zhǎng),金

原子直徑為O,大角度偏轉(zhuǎn)的α粒子數(shù)占總α粒子的比例為P,且。<<1。

%請(qǐng)估算金原子核的直徑d;

兒上面的假設(shè)做了很多簡(jiǎn)化處理，這些處理會(huì)對(duì)金原子核直徑d的估算產(chǎn)生影響。已知

金箔的厚度約l（Tm,金原子直徑約l（T">m,金原子核直徑約IoHm。請(qǐng)對(duì)''可認(rèn)為各

層原子核前后不互相遮蔽''這一假設(shè)的合理性做出評(píng)價(jià)。

α粒子一Uα粒子

.....O金原子核N.......O金原子核

圖1圖2

9.（2022?北京西城?一模）冰壺是冬奧會(huì)上極具觀賞性的項(xiàng)目之一。比賽中，運(yùn)動(dòng)員把

冰壺沿水平冰面投出，讓冰壺在冰面上自由滑行，在不與其他冰壺碰撞的情況下，最終

停在遠(yuǎn)處的某個(gè)位置。已知冰壺的質(zhì)量為19kg,初速度為3m∕s,最初冰壺和冰面的動(dòng)

摩擦因數(shù)為0.02,g取IOm心。

（1）求冰壺滑行過(guò)程中加速度的大小”;

（2）求冰壺整個(gè)滑行過(guò)程中摩擦力做的功W；

（3）按比賽規(guī)則，投擲冰壺運(yùn)動(dòng)員的隊(duì)友，可以用毛刷在冰壺滑行前方來(lái)回摩擦冰面,

減小冰面的動(dòng)摩擦因數(shù)以調(diào)節(jié)冰壺的運(yùn)動(dòng)。若冰壺速度減為2.4m∕s時(shí)距離目標(biāo)位置還

需滑行18m,需要隊(duì)友通過(guò)在其滑行前方持續(xù)摩擦冰面，將冰壺和冰面的動(dòng)摩擦因數(shù)變

為多少？

10.（2022?北京西城L模）如圖所示，在X。），坐標(biāo)系第一象限的矩形區(qū)域內(nèi)存在垂直于

紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。一帶正電的粒子在例點(diǎn)以垂直于y軸的方向射入磁場(chǎng)，并從另一側(cè)邊

界的N點(diǎn)射出。已知帶電粒子質(zhì)量為相，電荷量為q,入射速度為u,矩形區(qū)域的長(zhǎng)度

為L(zhǎng),MN沿y軸方向上的距離為手。不計(jì)重力。

（1）畫出帶電粒子在磁場(chǎng)區(qū)域內(nèi)運(yùn)動(dòng)的軌跡，并求軌跡的半徑r;

（2）判斷磁場(chǎng)的方向，并求磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小&

（3）將矩形區(qū)域內(nèi)的磁場(chǎng)換為平行于y軸方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，使該粒子以相同的速度從

M點(diǎn)入射后仍能從N點(diǎn)射出。通過(guò)計(jì)算說(shuō)明，該粒子由N點(diǎn)射出磁場(chǎng)和電場(chǎng)時(shí)的速度

方向是否相同。

試卷第6頁(yè)，共8頁(yè)

?

ΓL;

°I-----Nx

11.（2022?北京西城?一模）19世紀(jì)末、20世紀(jì)初，通過(guò)對(duì)光電效應(yīng)的研究，加深了對(duì)

光的本性的認(rèn)識(shí)?？茖W(xué)家利用如圖所示的電路研究光電效應(yīng)，圖中K、A是密封在真空

玻璃管中的兩個(gè)電極，K極受到光照時(shí)可能發(fā)射電子。已知電子電荷量為e,普朗克常

量為ho

（1）當(dāng)有光照射K極，電流表的示數(shù)為/,求經(jīng)過(guò)時(shí)間r到達(dá)A極的電子數(shù)〃。

（2）使用普通光源進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，電子在極短時(shí)間內(nèi)只能吸收一個(gè)光子的能量。用頻率

為%的普通光源照射K極，可以發(fā)生光電效應(yīng)。此時(shí)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器滑片，當(dāng)電壓表

的示數(shù)為U時(shí).，電流表的示數(shù)減小為0。

隨著科技的發(fā)展，強(qiáng)激光的出現(xiàn)豐富了人們對(duì)光電效應(yīng)的認(rèn)識(shí)，用強(qiáng)激光照射金屬，一

個(gè)電子在極短時(shí)間內(nèi)吸收到多個(gè)光子成為可能。若用強(qiáng)激光照射K極時(shí)，一個(gè)電子在極

短時(shí)間內(nèi)能吸收〃個(gè)光子，求能使K極發(fā)生光電效應(yīng)的強(qiáng)激光的最低頻率U。

（3）某同學(xué)為了解為什么使用普通光源進(jìn)行光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)時(shí)一個(gè)電子在極短時(shí)間內(nèi)不

能吸收多個(gè)光子，他查閱資料獲得以下信息：原子半徑大小數(shù)量級(jí)為1010m;若普通光

源的發(fā)光頻率為6xlOh*Hz,其在IS內(nèi)垂直照射到In?面積上的光的能量約為106j；若

電子吸收第一個(gè)光子能量不足以脫離金屬表面時(shí)，在不超過(guò)IO-8S的時(shí)間內(nèi)電子將該能

量釋放給周圍原子而恢復(fù)到原狀態(tài)。為了進(jìn)一步分析，他建構(gòu)了簡(jiǎn)單模型：假定原子間

沒(méi)有縫隙，一個(gè)原子范圍內(nèi)只有一個(gè)電子，且電子可以吸收一個(gè)原子范圍內(nèi)的光子。請(qǐng)

利用以上資料，解決以下問(wèn)題。

a.普朗克常量/7取6.6X10-34JS,估算ιs內(nèi)照射到一個(gè)原子范圍的光子個(gè)數(shù)；

b.分析一個(gè)電子在極短時(shí)間內(nèi)不能吸收多個(gè)光子的原因。

窗口

光束

試卷第8頁(yè)，共8頁(yè)

參考答案：

1.（1）綽，電流方向沿adc%（或逆時(shí)針?lè)较颍?；?）生包；（3）—

RRR

【詳解】（1）岫邊切割磁感線產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)

E=BLv

根據(jù)閉合電路歐姆定律

I/

R

解得

/r=-B-L-v

R

根據(jù)右手定則可判斷，電流方向沿α"M"（或逆時(shí)針?lè)较颍?/p>

（2）根據(jù)焦耳定律

Q=I2Rt

其中

L

t=-

V

代入解得

Q=也

R

（3）岫邊受安培力

Ft.=BlL

安培力的沖量大小

1s=FM

代入解得

Lr

1,

%=(m,+m)Jg2+^-

2.(1)W=-w1v?；(2)i2

【詳解】（1）運(yùn)動(dòng)員推車奔跑過(guò)程中對(duì)雪車用動(dòng)能定理

2

W+mxgh=?w1v0

解得

答案第1頁(yè)，共10頁(yè)

2

W=—∕∏lv0-nιlgh

（2）根據(jù)牛頓第二定律，轉(zhuǎn)彎過(guò)程中運(yùn)動(dòng)員和雪車需要的向心力

V2

%=（w,+W2）——

r

對(duì)運(yùn)動(dòng)員和雪車做受力分析，如答圖1所示

答圖1

根據(jù)平行四邊形定則可知

答圖2

答圖3

【詳解】（1）a.如答圖2所示

答案第2頁(yè)，共10頁(yè)

答圖2

b.由圖像可知，當(dāng)％=-2m∕s時(shí)彈簧恢復(fù)到原長(zhǎng)，根據(jù)動(dòng)量守恒定律

可得，此時(shí)

Vo=lm∕s

根據(jù)機(jī)械能守恒定律

qfg+3*=0?3J

（2）原子B振動(dòng)過(guò)程中受力隨距離變化的圖線如答圖3所示

系統(tǒng)的動(dòng)能為最大值，設(shè)為E”，系統(tǒng)的勢(shì)能為最小

值，為

EPl=EPO+g（LZf=EPo

原子B處于處時(shí)，系統(tǒng)的動(dòng)能為0,系統(tǒng)的勢(shì)能為最大值，為

Ep2=Epo+,（4_［）=EPo+3妨

根據(jù)能量守恒定律可得

EPl+Ekl=EP2+0

解得

答案第3頁(yè)，共10頁(yè)

￡kl=~ka^

BI,,

4.(1)?=-~~-；(2)見解析；(3)a.v=ωr=2πmr；b.甲圖，理由見解析

UHqd

【詳解】(1)設(shè)。、/兩側(cè)面之間的距離為3當(dāng)電場(chǎng)力與洛倫茲力相等時(shí)

%q=qvB

又

I—nqvS

其中

S=Ld

代入得

Bl

n=----

UHqd

(2)層級(jí)1：由輸出的霍爾電壓可知c、f兩側(cè)哪側(cè)電勢(shì)高，進(jìn)而可判斷霍爾元件沿著X軸

向哪個(gè)方向移動(dòng)。

層級(jí)2：由題意可知，兩塊磁體的中間位置合磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為0,中間位置右側(cè)的區(qū)域

合磁場(chǎng)的方向向左，中間位置左側(cè)的區(qū)域合磁場(chǎng)的方向向右。當(dāng)霍爾元件處于中間位置右側(cè),

且通有由“向。方向的電流時(shí)，根據(jù)左手定則可判斷，自由電子受洛倫茲力的方向指向下一

側(cè)，因此/側(cè)積累負(fù)電荷，C側(cè)積累正電荷，C側(cè)電勢(shì)高；當(dāng)霍爾元件處于中間位置左側(cè)，情

況則剛好相反，/側(cè)電勢(shì)高。若輸出的霍爾電壓顯示C側(cè)電勢(shì)高，說(shuō)明霍爾元件向X軸正方

向移動(dòng)；若/側(cè)電勢(shì)高，說(shuō)明霍爾元件向X軸負(fù)方向移動(dòng)。

(3)a.單位時(shí)間內(nèi)霍爾元件檢測(cè)到機(jī)個(gè)脈沖，因此車輪轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度0=2mι,自行車的

行駛速度

v=ωr=2πmr

b.甲圖可以反映自行車正常行駛過(guò)程中車輪邊緣一點(diǎn)相對(duì)地面的運(yùn)動(dòng)軌跡。

參考答案1：在自行車正常行駛時(shí)，車輪邊緣上的一點(diǎn)同時(shí)參與兩個(gè)運(yùn)動(dòng)，一是以速度M和

自行車一起向前做直線運(yùn)動(dòng)，二是以線速度V繞車軸做圓周運(yùn)動(dòng)，因此車輪邊緣上一點(diǎn)運(yùn)動(dòng)

到最高點(diǎn)時(shí)相對(duì)地面的速度最大，大小為2v,運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)相對(duì)地面的速度最小，為0。

甲圖中的軌跡滿足這一特點(diǎn)，而乙圖中的軌跡的最低點(diǎn)的速度方向指向自行車行駛的反方

向，不符合實(shí)際。

參考答案2：在自行車正常行駛時(shí)，車輪與地面之間不打滑，因此車輪與地面接觸的一點(diǎn)相

答案第4頁(yè)，共10頁(yè)

對(duì)地面的速度為0,即車輪邊緣一點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)相對(duì)地面的速度為0。甲圖中的軌跡滿

足這一特點(diǎn)，而乙圖中的軌跡的最低點(diǎn)的速度方向指向自行車行駛的反方向，不符合實(shí)際。

5.⑴U=廊；（?=23喂；⑶S=理

【詳解】（I）Ao段，由動(dòng)能定理

ιngh=?nιv2

解得

v^y∣2gh

（2）從。點(diǎn)飛出后，做平拋運(yùn)動(dòng)。水平方向

X=Vt

豎直方向

I2

y=2gr

落到斜面上

』=tan，

X

聯(lián)立以上各式，解得

C八2右

r=2tanθ/——

Vg

（3）運(yùn)動(dòng)員的著陸點(diǎn)到。點(diǎn)的水平距離為:

=4∕?tanΘ

根據(jù)幾何知識(shí)可知

X

COSzιe=一

S

聯(lián)立解得

4〃tanθ

6.EB>EC

【詳解】（1）受豎直向下重力，水平向右的電場(chǎng)力，斜向上的拉力，受力示意圖如圖所示

答案第5頁(yè)，共10頁(yè)

根據(jù)共點(diǎn)力平衡條件可得:

FA=mgtanΘx

(2)由電場(chǎng)的定義

EA=一”gtan：f7_PA_mgl?inθ2FAmgt?Λ?θy

匕B==，?==

*qqqqqq

由于

θλ>θ1>θy

可得

EA>EB>Ec

∣2eUe2E2t2qEt才2

7?（1）V=%；⑵a?E*=X'B=康；b.不肥

【詳解】(1)電子在電場(chǎng)中加速，由動(dòng)能定理

eU=-mv2

2

解得

V

(2)a.電子受到一直沿切線方向的電場(chǎng)力而不斷加速，由牛頓第二定律

eE=ma

由勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律，經(jīng)過(guò)時(shí)間/,獲得速度

V=at

動(dòng)能

c.1,

Ek=-mv^

聯(lián)立以上各式，可得

ce2E2t2

E=--------

"k2m

電子受到一直指向圓心的洛倫茲力而不斷改變速度的方向

答案第6頁(yè)，共10頁(yè)

Fr=evB

洛倫茲力充當(dāng)向心力

聯(lián)立可得

eR

b.假設(shè)電場(chǎng)恒定，電子順時(shí)針轉(zhuǎn)一周，電場(chǎng)力做負(fù)功，電勢(shì)能減少；電子逆時(shí)針轉(zhuǎn)一周，

電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能增加。可以看出，同樣的起點(diǎn)和終點(diǎn)，電場(chǎng)力的做功不同，說(shuō)明電場(chǎng)

力做功不是與路徑無(wú)關(guān)，進(jìn)而同一點(diǎn)的電勢(shì)能不是不變的。因此對(duì)加速電子的感生電場(chǎng)，是

不能引入電勢(shì)概念的。

8.(1)見解析；(2)碰撞后速度大小幾乎不變，方向與原來(lái)相反；(3)α"=J孽；尻不合理

【詳解】(D如圖，靠近原子核的偏轉(zhuǎn)角度大一些。

O金原子核

(2)設(shè)ɑ粒子質(zhì)量為rt7,金原子核質(zhì)量為M,碰撞后，α粒子速度為盯，金原子核速度為V2。

根據(jù)動(dòng)量守恒和機(jī)械能守恒可得

mv=mv.+M%,-mv2=-mv1

-22122

解得

m-M

v=-------------V

,lm+M

由題意〃：m,因此匕X-v,即碰撞后α粒子速度大小幾乎不變，方向與原來(lái)相反。

(3)α.α粒子在遇到第一層單原子膜時(shí)，被大角度散射的概率

d2

PI=57

由于大角度散射的概率很小，可以認(rèn)為通過(guò)每一層單原子膜時(shí)的α粒子數(shù)目不變，所以每

一層被大角度散射的概率相同，都為4。

得

答案第7頁(yè)，共10頁(yè)

LLd2

P=N="

解得

b.這一簡(jiǎn)化不夠合理。因?yàn)榇蠼嵌壬⑸涞母怕时緛?lái)就很小，前后遮蔽的概率也很小,不能忽

略前后遮蔽的影響。另外隨著金箔厚度的增加，金箔前后遮蔽的概率將增大。

9.(1)0.2m∕s2;(2)-85.8J；(3)0.016

【詳解】(1)冰壺滑行過(guò)程中水平方向只受到摩擦力作用，根據(jù)牛頓第二定律可得

μmg—ma

解得，冰壺滑行過(guò)程中的加速度大小為

a=0.2m∕s2

(2)根據(jù)動(dòng)能定理可得

W=O-I相片

則冰壺整個(gè)滑行過(guò)程中摩擦力做的功為

W=-85.8J

(3)根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律有

V2=2a,x

解得，此時(shí)冰壺滑行的加速度大小應(yīng)為

tz,=0.16m∕s2

則根據(jù)牛頓第二定律有

μ'mg=ma'

解得，此時(shí)冰壺和冰面的動(dòng)摩擦因數(shù)變?yōu)?/p>

/∕,=0.016

答案第8頁(yè)，共10頁(yè)

-L<4

?54/HV

10.(1)2，廠=:小(2)垂直紙面向外，B=--;(3)不相同

45qL

OJχ

V

Oi

【詳解】（1）帶電粒子在磁場(chǎng)區(qū)域內(nèi)運(yùn)動(dòng)的軌跡如圖所示

Oi

根據(jù)幾何關(guān)系

2

r-LI+?2

軌跡的半徑

（2）根據(jù)粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡可知，在“點(diǎn)，所受洛倫茲力指向），軸負(fù)方向，根據(jù)左手定則可

知，磁場(chǎng)方向垂直于紙面向外，粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，有

V2

qvB=m—

r

得

nmv4ιnv