2024年北京市東城區(qū)高三一模物理試卷及答案

2024北京東城高三一模

物理

2024.4

本試卷共10頁，100分?？荚嚂r長90分鐘?？忌鷦?wù)必將答案答在答題卡上，在試卷上作答無效。考

試結(jié)束后，將本試卷和答題卡一并交回。

第一部分

本部分共14題，每題3分，共42分。在每題列出的四個選項中，選出最符合題目要求的一項。

1.細(xì)胞膜的厚度約等于8X10皿當(dāng)細(xì)胞膜的內(nèi)外層之間的電壓達(dá)到40mV時，一價鈉離子（Na+）可發(fā)生

滲透通過細(xì)胞膜，若將細(xì)胞膜內(nèi)的電場視為勻強(qiáng)電場。當(dāng)鈉離子剛好發(fā)生滲透時，下列說法正確的是

A.細(xì)胞膜內(nèi)電場強(qiáng)度的大小為3.2X10iV/m

B.細(xì)胞膜內(nèi)電場強(qiáng)度的大小為2X10V/m

C.一個鈉離子發(fā)生滲透時電勢能改變0.04eV

D.一個鈉離子發(fā)生滲透時電勢能改變4.8X1021

2.下列說法正確的是

A.B衰變中釋放的電子是核內(nèi)中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子過程中產(chǎn)生的

B.陽光下看到細(xì)小的塵埃飛揚，是固體顆粒在空氣中做布朗運動

C.由于原子核衰變時釋放能量，根據(jù)外機(jī)。，衰變過程質(zhì)量增加

D.發(fā)生光電效應(yīng)時，光電子的最大初動能與入射光的頻率成正比

3.用活塞將一定質(zhì)量的理想氣體封閉在氣缸內(nèi)，改變條件使氣缸內(nèi)氣體發(fā)生由a-b-c的變化過程，其pV

圖像如圖所示，其中為等溫線，已知理想氣體的內(nèi)能與熱力學(xué)溫度成正比，下列說法正確的是

A.a-b過程氣缸中氣體的密度不變切。fp

3/）——f

B.a-b的過程氣體是從外界吸收熱量的

C.afbfc的總過程氣體是向外界放熱的Pu----?-

D.a狀態(tài)氣體的體積是c狀態(tài)氣體體積的2倍T

4.圖甲、圖乙分別為研究光現(xiàn)象的兩個實驗，下列說法正確的是

甲乙

A.圖甲正中央的亮點是由于光通過小孔沿直線傳播形成的

B圖甲所示現(xiàn)象是光線通過一個不透光的圓盤得到的衍射圖樣，它與光通過圓孔得到的衍射圖樣是一樣的

C.圖乙中的P、Q是偏振片，P固定不動，緩慢轉(zhuǎn)動Q,只有如圖中所示P、Q的“透振方向”相平行的位

置時光屏才是亮的

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D.圖乙所示現(xiàn)象可以表明光波是橫波

5.一束復(fù)色光由空氣射向一塊兩面平行的玻璃磚，經(jīng)折射分成兩束單色光服b,已知。光的頻率小于6光

的頻率。下列哪個光路圖可能是正確的

6.如圖所示，在勻強(qiáng)磁場中有一電阻忽略不計的矩形線圈，繞垂直于磁場的軸勻速轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的正弦交流

電的感應(yīng)電動勢e隨時間f的變化如圖甲所示，把該交流電輸入到圖乙中理想變壓器的/、8兩端。均為熱

敏電阻（已知其電阻隨溫度升高而減小），及為定值電阻，圖中各電表均為理想電表。下列說法正確的是

A.變壓器42兩端電壓的瞬時值表達(dá)式為〃=51sin50兀f（V）

B.圖甲中t=lX10-2s時，穿過線圈的磁通量為0

C.4溫度升高后，電壓表V］與V2示數(shù)的比值不變

D.4溫度降低后，變壓器的輸入功率減小

7.如圖所示靜止于水平地面的箱子內(nèi)有一粗糙斜面，將物體無初速放在斜面上，物體將沿斜面下滑。若要

使物體相對斜面靜止，下列情況中不可熊達(dá)到要求的是

A.使箱子沿水平方向做勻加速直線運動

B.使箱子做自由落體運動

C.使箱子沿豎直向上的方向做勻加速直線運動

D.使箱子沿水平面內(nèi)的圓軌道做勻速圓周運動-----------

8.圖甲所示為用傳感器測量某直流電源（在圖甲中用電池的符號來表示）的電動勢E和內(nèi)電阻廠的實驗電

路，按此原理測量得到多組數(shù)據(jù)后作出的?！?圖像如圖乙所示。下列說法正確的是

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A.圖中A、B分別為電壓傳感器和電流傳感器

B.閉合開關(guān)前，滑動變阻器的滑片P應(yīng)置于6端

C.根據(jù)圖乙可求出該電源的電動勢E=1.48V

D.根據(jù)圖乙可求出該電源的內(nèi)阻尸1.43Q

9.一個質(zhì)量為m的網(wǎng)球從距地面高乜處自由下落,反彈的最大高度為耳。不考慮所受的空氣阻力，重力

加速度用g表示，對網(wǎng)球與地面接觸的運動過程，下列判斷正確的是

A.網(wǎng)球的加速度先向上后向下

B.網(wǎng)球速度為0時受地面的彈力最大

C.地面對網(wǎng)球所做的功等于加g（q-%）

皿75^+72^；）

D.網(wǎng)球受地面的平均沖擊力等于

10.用如圖所示裝置作為推進(jìn)器加速帶電粒子。裝置左側(cè)部分由兩塊間距為4的平行金屬板M、N組成，兩

板間有垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為5。使大量電荷量絕對值均為先的正、負(fù)離子從左側(cè)

以速度水平入射，可以給右側(cè)平行板電容器PQ供電。靠近Q板處有一放射源S可釋放初速度為0、質(zhì)

量為加、電荷量絕對值為q的粒子，粒子被加速后從S正上方的孔噴出P板，噴出的速度大小為V。下列

說法正確的是

N---------------------

A.放射源S釋放的粒子帶負(fù)電

B.增大燈的值，可以提高v

C.PQ間距變?yōu)樵瓉淼?倍，可使v變?yōu)樵瓉鞪2倍

D.和B同時變?yōu)樵瓉淼?倍，可使v變?yōu)樵瓉淼?倍

11.嫦娥1號奔月衛(wèi)星與長征3號火箭分離后，進(jìn)入繞地運行的周期約為16小時的橢圓軌道，稱為16小時

軌道（如圖中曲線1所示）。隨后，為了使衛(wèi)星離地越來越遠(yuǎn)，星載發(fā)動機(jī)先在遠(yuǎn)地點點火，使衛(wèi)星進(jìn)入圖中

曲線2所示新軌道，以抬高近地點。后來又連續(xù)三次在抬高以后的近地點點火，使衛(wèi)星加速和變軌，抬高

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遠(yuǎn)地點，相繼進(jìn)入24小時軌道、48小時軌道和地月轉(zhuǎn)移軌道（分別如圖中曲線3、4、5所示）。衛(wèi)星最后

進(jìn)入繞月圓形軌道，距月面高度為〃，周期為已知月球半徑為廠，萬有引力常量為G,則以下正確的是

A.衛(wèi)星在16小時軌道上運行時,在近地點的機(jī)械能比在遠(yuǎn)地點的機(jī)械能小

B.24小時軌道與48小時軌道的半長軸之比為1：3/

C.衛(wèi)星在地月轉(zhuǎn)移軌道上運行時速度大于第二宇宙速度

4兀2r3

D.月球的質(zhì)量為—

GT2

o

12.如圖甲所示，水滴滴在平靜的水面上，會形成水波向四周傳播（可視為簡諧波）?？衫脙蓚€能夠等間

隔滴水的裝置S「S2來研究波的疊加現(xiàn)象，圖乙所示為以S「S2為波源的兩水波在某時刻疊加的簡化示意

圖，已知S2的振幅均為力,該時刻它們形成的波峰和波谷分別由實線和虛線表示。則下列說法正確的是

A.a處質(zhì)點做簡諧運動,振幅為0

B.6處質(zhì)點此刻的位移大小為2/

C.若想觀察到穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象，可將S2滴水間隔調(diào)小

D.只要將S］的滴水間隔調(diào)至和S2的相等，c處質(zhì)點就做振幅為2/的簡諧運動

13.科學(xué)家發(fā)現(xiàn)一種只由四個中子構(gòu)成的粒子，這種粒子稱為“四中子”，用4n表示。“四中子”是通過向

液態(tài)氫靶上發(fā)射8He原子核而產(chǎn)生的，與H碰撞可將一個核分裂成一個a粒子和一個"四中子"。由于4He

核由四個核子組成，與“四中子”體系很相近，所以早在上個世紀(jì)50年代就有人根據(jù)4He核的結(jié)合能，估

算“四中子”的結(jié)合能最大約為14MeV,其后有很多實驗對四中子體系進(jìn)行探測，但多數(shù)結(jié)論是否定的。

2022年，由數(shù)十個國家的科學(xué)家組成的團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)了“四中子態(tài)”存在的明確證據(jù)。下列有關(guān)“四中子”粒

子的說法正確的是

A.可以通過電磁場使4n形成高速粒子束

B產(chǎn)生“四中子”的核反應(yīng)為H+8He-4He+4n

C.從核子間相互作用來看，'‘四中子”與4He核的區(qū)別在于是否存在電磁力

D.按上世紀(jì)50年代的估算,4個中子結(jié)合成“四中子”至多需要吸收14MeV的能量

14.如圖所示，質(zhì)量為M、傾角為。的光滑斜劈置于光滑水平地面上，質(zhì)量為機(jī)的小球第①次和第②次分

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別以方向水平向右和水平向左、大小均為V。的初速度與靜止的斜劈相碰，碰撞中無機(jī)械能損失。重力加速

度用g表示，下列說法正確的是

第①次

O->

A.這兩次碰撞過程小球和斜劈組成的系統(tǒng)動量都守恒

-2mvsin20

B.第②次碰撞后斜劈的速度小于——o---------

M

C.第②次碰撞過程中地面對斜劈的支持力等于（M+加）g

D.第①次碰撞前、后小球的速度方向一定在同一直線上;第②次碰撞前、后小球速度方向與斜面法線的夾角

一定相等

第二部分

本部分共6題，共58分。

15.（8分）做“用油膜法估測油酸分子的大小”的實驗。

（1）下列實驗步驟的正確順序是（填寫實驗步驟前的序號）。

a.往邊長約為40cm的淺盤里倒入約2cm深的水，待水面穩(wěn)定后將適量的瘴子粉均勻地撒在水面上

b.用注射器將事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待薄膜形狀穩(wěn)定

c.將畫有油酸膜形狀的玻璃板平放在坐標(biāo)紙上，計算出油酸膜的面積。根據(jù)油酸的體積和油酸膜的面積計

算出油酸分子直徑的大小

d.用注射器將事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，記下量筒內(nèi)每增加一定體積時的滴數(shù)，由

此計算出一滴油酸酒精溶液的體積，再根據(jù)油酸酒精溶液的濃度計算出油酸的體積

e.將玻璃板放在淺盤上，然后將油酸膜的形狀用彩筆描繪在玻璃板上

（2）實驗中，所用油酸酒精溶液每V1體積溶液中有純油酸體積v,,用注射器和，口山王WTTTT

量筒測得體積為V。的上述溶液有〃滴，把一滴該溶液滴入盛水的撒有瘴子粉的二三三三三三日

淺盤中，待水面穩(wěn)定后，得到油酸薄膜的輪廓形狀和尺寸如圖所示，圖中每個小二三三三三三二;

正方形格的邊長為則油酸薄膜的面積S=;可求得油酸分子的直徑為二二二E二二二二二二二二:

（用V］、VrV。、n、S表示）。

（3）某同學(xué)實驗中最終得到的油酸分子直徑數(shù)據(jù)偏大，可能是因為0

A.油膜中含有大量未溶解的酒精

B.計算油膜面積時,舍去了所有不足一格的方格

C.水面上舞子粉撒得太多，油膜沒有充分展開

D.用注射器和量筒測V。體積溶液滴數(shù)時多記錄了幾滴

16.（10分）同學(xué)們用多種方法測重力加速度值。

（1）用如圖甲所示的單擺做“用單擺測重力加速度”的實驗。

①此實驗中重力加速度的表達(dá)式為g=（用擺長/,周期T表示）

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②若改變擺長，多次測量，得到周期平方A與擺長/的關(guān)系如圖乙甲所示，所

得結(jié)果與當(dāng)?shù)刂亓铀俣戎迪喾?，但發(fā)現(xiàn)其延長線沒有過原點，其原因可能是

（選填正確選項前的字母）。

A.測周期時多數(shù)了一個周期

B.測周期時少數(shù)了一個周期

C.測擺長時直接將擺線的長度作為擺長

D.測擺長時將擺線的長度加上擺球的直徑作為擺長

（2）將單擺掛在力傳感器的下端，通過力傳感器測定擺動過程中擺線受到的

拉力F,由計算機(jī)記錄拉力尸隨時間/的變化，圖像如圖丙所示。測得擺長為/,

則重力加速度的表達(dá)式為g=。

（3）如圖丁所示，將光電門安裝在小球平衡位置的正下方，在小球上安裝輕

質(zhì)擋光片，擋光寬度為&在鐵架臺后方固定量角器，利用此裝置測重

力加速度值。首先測得擺長為/,之后將小球拉離平衡位置，當(dāng)擺線與

豎直方向成。角（。值可由量角器讀出）時將小球由靜止釋放，傳感

器測得小球第一次擺下?lián)豕獾臅r間△入多次改變擺角。測得對應(yīng)的

△才,可得到多組（9,ZV）數(shù)據(jù)，同時計算機(jī)可根據(jù)需要算出關(guān)于。的

任意三角函數(shù)值。

①為了能最方便準(zhǔn)確地利用圖像處理數(shù)據(jù)，應(yīng)繪制圖

像（寫出圖像的縱坐標(biāo)一橫坐標(biāo)）

②根據(jù)第①問中繪制的圖像，求得圖像斜率的大小為左,則計算得到重力加速度§=

17.（9分）如圖所示，BC是光滑絕緣的;圓弧軌道，位于豎直平面內(nèi)，軌道半徑為R,下端與水平絕緣軌道在

8點平滑連接，整個軌道處在水平向左的勻強(qiáng)電場中?，F(xiàn)有一質(zhì)量為機(jī)、帶正電的小滑塊（可視為質(zhì)點）置

3

于水平軌道上，已知滑塊受到的靜電力大小為amg,滑塊與水平軌道間的動摩擦因數(shù)為o.5,將滑塊從水平

軌道上與B點距離為的/點由靜止釋放，滑動過程中滑塊電荷量不變，重力加速度用g表示，求：

（1）滑塊到達(dá)2點時的速度/;

（2）滑塊在圓弧軌道上運動時,重力和電場力合力的大小和方向；

（3）滑塊到達(dá)與圓心O等高的C點時，軌道對滑塊的作用力大小

，U........凡二

B-----------x-----------

18.（9分）如圖甲所示,在光滑絕緣水平桌面上有一邊長為/、電阻為R的正方形導(dǎo)線框°反&在導(dǎo)線框右側(cè)有

一寬度大于/的條形勻強(qiáng)磁場區(qū)域，磁場的邊界與導(dǎo)線框的左、右邊框平行，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為民磁場方

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向豎直向下。導(dǎo)線框以向右的初速度%進(jìn)入磁場。

(1)求de邊剛進(jìn)入磁場時，線框中感應(yīng)電動勢的大小線；

⑵求de邊剛進(jìn)入磁場時，成邊的瞬時電功率々；

(3)若導(dǎo)線框能夠完全通過磁場區(qū)域并繼續(xù)運動，請在圖乙中定性畫出導(dǎo)線框所受安培力大小廠隨時間，變

化的圖像,并說明安培力隨時間變化的原因。

F

!xxxx!

“、：：

；XXXX：

b!cxxxx：

o7

：XXXX：

甲乙

19.（10分）

天文學(xué)家范?艾倫發(fā)現(xiàn)在地球大氣層之外存在著一個輻射帶包裹著地球，這一輻射帶被命名為“范?艾倫

輻射帶”，它是由于地球磁場捕獲了大量帶電粒子而形成，分為內(nèi)層和外層，如圖1所示。由于地球兩極

附近區(qū)域磁場強(qiáng)，其他區(qū)域磁場弱，當(dāng)宇宙射線進(jìn)入地磁場后會使帶電粒子沿磁感線做螺線運動，遇到強(qiáng)

磁場區(qū)域被反射回來，在地磁兩極間來回“彈跳”，被“捕獲”在地磁場中。不過還是有一些宇宙射線粒

子可以“溜進(jìn)”地球大氣層，它們和空氣分子的碰撞產(chǎn)生的輻射就形成了絢麗多彩的極光。大氣中最主要

的成分是氮和氧，波長557.7nm的綠色和630nm附近的紅色極光主要由氧原子發(fā)出，波長高于640nm的紅

色極光由氮氣分子發(fā)出。(計算時普朗克常量取/z=6.6X10以?s,真空中光速c取3X108m/s)

(1)a.求放出一個波長為630nm的紅色光子時，氧原子的能量變化△￡結(jié)果取1位有效數(shù)字)。

b.請說明帶電粒子和空氣分子碰撞產(chǎn)生輻射的過程中能量是如何轉(zhuǎn)化的。

(2)圖2所示的是質(zhì)量為機(jī)、電荷量為q的帶電粒子在具有軸對稱性的非均勻磁場中做螺線運動的示意

圖，若將粒子沿軸線方向的分速度用v〃表示，與之垂直的平面內(nèi)的分速度用V，表示。

a.某時刻帶電粒子的v，=V2,所在處磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為瓦如果將粒子從此刻起在垂直平面內(nèi)做圓

周運動的一個周期時間內(nèi)，所到達(dá)區(qū)域的磁場按勻強(qiáng)磁場(方向沿軸線)進(jìn)行估算，求粒子在垂直平面內(nèi)

做圓周運動的半徑廠和在一個周期時間內(nèi)沿軸線前進(jìn)的距離(螺距)d?

b.實際上帶電粒子的半徑和螺距都會不斷變化，已知帶電粒子在從弱磁場區(qū)向強(qiáng)磁場區(qū)運動的同時，在垂

直平面內(nèi)的速度V，會變大，在此已知的基礎(chǔ)上請用高中物理的知識解釋為什么帶電粒子在從弱磁場區(qū)向

強(qiáng)磁場區(qū)螺旋前進(jìn)時，分速度v〃會減小到零，并繼而沿反方向前進(jìn)。

圖1圖2

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20.(12分)

平拋運動、簡諧運動、勻速圓周運動是三種典型的質(zhì)點運動模型，初速度和受力情況的不同決定了質(zhì)點做

何種運動。

(1)平拋運動是加速度為重力加速度g的勻變速曲線運動。一質(zhì)點以初速度V。在豎直面內(nèi)做平拋運動，以拋

出點為原點，以V。的方向為X軸的正方向，豎直向下為y軸的正方向建立坐標(biāo)系。

a.某時刻質(zhì)點速度與水平方向的夾角為。，質(zhì)點相對于拋出點的位移與水平方向的夾角為請證明。與a

滿足：tan0=2tana

b請寫出質(zhì)點的軌跡方程。

(2)簡諧運動的質(zhì)點所受回復(fù)力F與位移x成正比，且方向總和位移相反，即人依，其中人為常數(shù)。

如圖所示，豎直平面內(nèi)有一光滑的拋物線軌道，其軌跡方程與(1)問中求得的結(jié)果相同?，F(xiàn)有一質(zhì)量為機(jī)的

小珠子套在軌道上，且可在軌道上自由滑動。若將小珠子從軌道上距軌道中心O點很近的地方由靜止釋

放，小珠子將圍繞。點做往復(fù)運動。請證明小珠子在軌道中心O點附近的往復(fù)運動是簡諧運動(當(dāng)。很小

時，sin9心tan9)□

(3)做勻速圓周運動的質(zhì)點，其合力總指向圓心，大小等于質(zhì)量乘以向心加速度。若第(2)間的拋物線軌道繞

y軸轉(zhuǎn)動，請討論并說明當(dāng)以不同角速度勻速轉(zhuǎn)動時，小珠子能否相對軌道靜止？若能，請說明相對靜止的

位置。

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參考答案

第一部分共14題，每題3分，共42分。

題號1234567891011121314

答案CACDADCDBDBBCB

第二部分共6題，共58分。

15.(8分)

(1)dabec

W

(2)71a2(69眼口7322均得分)

nSV

1

(3)BC

16.(10分)

4K2/

(1)①②C

兀2/

(2)

由2

0

(3)@cos0-——

(加)2

17.(9分)

(1)由(尸=—mv2-—mv2由尸二—mg,pi=0.5,x=47?,v=0代入得

電282A電,4A

⑵設(shè)重力和電場力的合力大小為與豎直方向的夾角為。，則有

F=JF2+(mg)2二_mg,tan0==—

合Y電4mg4

5

即合力大小為了機(jī)g,方向與豎直方向的夾角。=37°斜向左下。

4

(3)對滑塊從A點到達(dá)C點的過程應(yīng)用動能定理

F(%+7?)-\imgx-mgR=_mv29將尸=—mg,pi=0.5,x=47?x=4R代入,

電2c電4

得v=

C

設(shè)滑塊到達(dá)C點時受到軌道的作用力大小為

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VC2

則有一電二o

9

解得尸=-mg

c4

9

軌道對滑塊的作用力大小為丁g

18.(9分)

(1)E=Blv

00

ETR八B212V2

(2)由石=Blv,I=—0-,P=12—得尸二-----0-

000/?0o4o4R

FR2/27)

EB212V

⑶由F==充，E=Blv,得歹==—,方向與速度方向相反，因此，導(dǎo)線框做減速運動，隨著速

RK

F

度V減小，安培力廠也減?。灰驗?。=—，且。為速度的變化率，并且F正比于V,所以尸減小的越來越慢。

m

由已知導(dǎo)線框能夠全部通過磁場區(qū)域，可知導(dǎo)線框在速度減為零前已完全進(jìn)入磁場做勻速運動，此時雖然

尤邊和cd邊都有電動勢，但線框總電動勢為零，電流為零，安培力尸=0；之后當(dāng)線框離開磁場區(qū)域的過程

中，導(dǎo)線框又受到安培力作用，初始大小與湖邊剛進(jìn)入磁場時相同，之后隨著速度的減小而減小。見答

圖。

答圖

19.(10分)

⑴a.氧原子的能量變化4E大小等于所放出的紅色光子的能量

由AE=/iv=/?f,得AE=6.6xlO-34j-sx8m@=3xio

X630x10-9m

b.帶電粒子和空氣分子碰撞，會通過碰撞將一部分能量傳給空氣分子，使空氣分子從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài),

空氣分子從激發(fā)態(tài)自發(fā)地回到基態(tài)的過程中，就會將減少的能量以光子的形式放出，所放出光子的能量等

于空氣分子激發(fā)態(tài)與基態(tài)間的能極差。

v22TCr271mmv.27cmv

(2)a.由=----=-----,d=vT,得廠二——=------1-

2rvBqiBqBq

2

b.帶電粒子只受到洛倫茲力作用，由于洛倫茲力不做功，因此粒子的總動能不變，由已知粒子從弱磁場區(qū)

向強(qiáng)磁場區(qū)運動時，在與軸線垂直的平面內(nèi)的速度V，會變大，即V，對應(yīng)的動能變大，則v〃對應(yīng)的動能

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就會變小，可以理解為通過洛倫茲力將V〃對應(yīng)的動能轉(zhuǎn)化為v_L對應(yīng)的動能。由此可以解釋粒子從弱磁場

區(qū)向強(qiáng)磁場區(qū)運動的同時，分速度V〃會減小。

由于上述從功和能的角度證明了分速度V〃會減小，那么可以反推，此過程中粒子一定受到了與V〃相反的

洛倫茲力的分力F,當(dāng)分速度V〃減小到零的時刻，由于磁場和分速度V，的情況都沒有變化，可判斷與丫〃

相反的分力F與前一時刻相同，因此粒子在速度v〃減為零后會反向運動。

20.（12分）

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（1）a.由平拋運動的位移規(guī)律得：tana=2=巳—=裊