2025年北京卷物理高考真题带答案带解析带分值.docx

（网络收集）2025年北京卷物理高考真题带答案带解析带分值文字版第一部分本部分共14题，每题3分，共42分．在每题列出的四个选项中，选出最符合题目要求的一项．1．我国古代发明的一种点火器如图所示，推杆插入套筒封闭空气，推杆前端粘着易燃艾绒．猛推推杆压缩筒内气体，艾绒即可点燃．在压缩过程中，筒内气体（）A．压强变小B．对外界不做功C．内能保持不变D．分子平均动能增大【答案】D【解析】本题考察热力学第一定律以及气体压强、分子平均动能与温度的关系。选项A、猛推推杆压缩筒内气体，气体的体积V减小，质量m不变，根据密度公式ρ=可知，气体密度增大，根据气体压强的微观解释以及理想气体状态方程pV=nRT（p为压强，V为体积，n为物质的量，R为常数，T为热力学温度），在压缩过程中，体积减小，温度升高（后续分析可知），所以压强增大，A错误。选项B、压缩筒内气体时，推杆对筒内气体有力的作用，且气体在力的方向上有位移，根据功的定义W=Fs，可知推杆对筒内气体做功，即筒内气体对外界做功的说法错误，B错误。选项C、猛推推杆压缩筒内气体，推杆对气体做功，由于压缩过程时间很短，气体与外界来不及发生热交换，即Q=0。根据热力学第一定律△U=W+Q(△U为内能变化量，W为外界对物体做的功，Q为热量），此时W>0，Q=0，所以△U>0，气体内能增大，C错误。选项D、温度是分子平均动能的标志，由于气体内能增大，而理想气体的内能只与温度有关，所以气体温度升高，分子平均动能增大，D正确。综上，答案选D。【分值】3分2．下列现象属于光的衍射的是（）A．雨后天空出现彩虹B．通过一条狭缝看日光灯观察到彩色条纹C．肥皂膜在日光照射下呈现彩色D．水中的气泡看上去特别明亮【答案】B【解析】本题考察光的折射、衍射、干涉、全反射等光学现象的特点。选项A：雨后天空出现彩虹，是太阳光通过悬浮在空气中细小的水珠折射而成的，白光经水珠折射以后，分成各种彩色光，这种现象叫作光的色散现象，属于光的折射，A错误。选项B：通过一条狭缝看日光灯观察到彩色条纹，是光绕过狭缝边缘传播到了“阴影”区域，属于单缝衍射，即光的衍射现象，B正确。选项C：肥皂膜在日光照射下呈现彩色，是因为肥皂膜的前后表面反射的光发生干涉，形成彩色条纹，属于光的干涉现象，C错误。选项D：水中的气泡看上去特别明亮，是因为光从水射向气泡时，一部分光在界面上发生了全反射，使得反射光增强，看起来特别明亮，属于光的全反射现象，D错误。综上，答案选B。【分值】3分3．下列图示情况，金属圆环中不能产生感应电流的是（）A．图（a）中，圆环在匀强磁场中向左平移B．图（b）中，圆环在匀强磁场中绕轴转动C．图（c）中，圆环在通有恒定电流的长直导线旁向右平移D．图（d）中，圆环向条形磁铁N极平移【答案】A【解析】本题考查感应电流产生的条件。感应电流产生的条件是：穿过闭合回路的磁通量发生变化。选项A：图（a）中，圆环在匀强磁场中向左平移，由于磁场是匀强磁场，圆环平面与磁场方向垂直，在平移过程中，穿过圆环的磁通量=BS（B为磁感应强度，S为圆环面积），B和S都不变，所以磁通量不变，不能产生感应电流，A符合题意。选项B：图（b）中，圆环在匀强磁场中绕轴转动，圆环平面与磁场方向的夹角发生变化，穿过圆环的磁通量=BScosθ（θ为圆环平面与磁场方向的夹角），θ变化，磁通量变化，能产生感应电流，B不符合题意。选项C：图（c）中，圆环在通有恒定电流的长直导线旁向右平移，长直导线产生的磁场是非匀强磁场，离导线越远磁场越弱，向右平移过程中，穿过圆环的磁通量减小，磁通量变化，能产生感应电流，C不符合题意。选项D：图（d）中，圆环向条形磁铁N极平移，靠近磁铁时，穿过圆环的磁通量增大，磁通量变化，能产生感应电流，D不符合题意。综上，答案选A。【分值】3分4．如图所示，交流发电机中的线圈沿逆时针方向匀速转动，产生的电动势随时间变化的规律为．下列说法正确的是（）A．该交流电的频率为B．线圈转到图示位置时，产生的电动势为0 C．线圈转到图示位置时，边受到的安培力方向向上D．仅线圈转速加倍，电动势的最大值变为【答案】C【解析】本题考察正弦式交变电流的表达式、交变电流的产生原理。选项A：对于正弦式交变电流的电动势瞬时值表达式（为电动势最大值，为角速度），已知e=10sin(100πt)，则=100πrad/s。根据频率与角速度的关系f=，可得f==50Hz，A错误。选项B：线圈转到图示位置时，线圈平面与磁场方向平行，此时AB、CD边切割磁感线的有效速度最大，根据e=BLv，产生的电动势最大，不为0，B错误。选项C：线圈沿逆时针方向转动，由右手定则可判断出图示位置时，AB边中感应电流方向为B到A，再根据左手定则，磁场方向由N到S，电流方向B→A，可判断出AB边受到的安培力方向向上，C正确。选项D：根据，（n为转速），当转速加倍时，角速度加倍，电动势最大值也加倍，原来，加倍后变为20 V，D错误。综上，答案选C。【分值】3分5．质点S沿竖直方向做简谐运动，在绳上形成的波传到质点P时的波形如图所示，则（）A．该波为纵波B．质点S开始振动时向上运动C．两质点振动步调完全一致D．经过一个周期，质点S向右运动一个波长距离【答案】B【解析】本题考察波的形成与传播，波的传播特点与振动规律。可根据横波、纵波的定义，波的传播特点以及质点振动规律来分析各选项：选项A：横波是质点的振动方向与波的传播方向垂直的波，纵波是质点的振动方向与波的传播方向在同一直线上的波。由图可知，该波中质点振动方向（竖直方向）与波的传播方向（水平方向）垂直，所以该波为横波，A错误。选项B：波传播过程中，各质点的起振方向与波前质点的起振方向相同，波传到质点P时，根据波的传播方向（向右），由“上下坡法”可知质点P起振方向向上，所以质点S开始振动时也向上运动，B正确。选项C：S、P两质点平衡位置间的距离不是波长的整数倍，所以它们的振动步调不一致，C错误。选项D：在波的传播过程中，质点只在自己的平衡位置附近振动，并不随波迁移，所以质点S不会向右运动一个波长距离，D错误。综上，答案选B。【分值】3分6．如图所示，长方体物块叠放在斜面上，B受到一个沿斜面方向的拉力F，两物块保持静止．B受力的个数为（）A．4 B．5 C．6 D．7【答案】C【解析】本题考察共点力平衡，牛顿第三定律及三种常见的力可通过对物块B进行受力分析，按照重力、弹力、摩擦力的顺序分析：分析重力：物块B受到竖直向下的重力。分析弹力：物块B与斜面接触，受到斜面给它的垂直斜面向上的支持力；物块B与物块A接触，受到A给它的垂直B上表面向下的压力。分析摩擦力：物块B受到沿斜面方向向下的拉力F；由于物块A、B保持静止，A有相对于B向下滑动的趋势（因为A在斜面上，重力沿斜面的分力使其有下滑趋势），所以B受到A给它的沿B上表面向下的摩擦力f1；物块B相对于斜面，沿斜面方向上，B因受到拉力F、、B重力沿斜面向下分力作用，B有相应的沿斜面向下运动趋势，斜面会给B一个沿斜面方向向上的摩擦力。综上，物块B受到重力、斜面的支持力、A的压力、拉力F、A对B的摩擦力、斜面对B的摩擦力，共6个力，答案选C。【分值】3分7．2024年6月，嫦娥六号探测器首次实现月球背面采样返回．如图所示，探测器在圆形轨道1上绕月球飞行，在A点变轨后进入椭圆轨道为远月点．关于嫦娥六号探测器，下列说法正确的是（）A．在轨道2上从A向B运动过程中动能逐渐减小B．在轨道2上从A向B运动过程中加速度逐渐变大C．在轨道2上机械能与在轨道1上相等D．利用引力常量和轨道1的周期，可求出月球的质量【答案】A【解析】本题考察万有引力定律、开普勒定律以及机械能守恒等知识。选项A：在轨道2上从A向B运动过程中，月球对探测器的引力做负功，根据动能定理，合外力做功等于动能的变化量，引力做负功，探测器的动能逐渐减小，A正确。选项B：根据万有引力提供向心力（G为引力常量，M为月球质量，m为探测器质量，r为探测器到月球中心的距离，a为加速度），可得。在轨道2上从A向B运动过程中，r逐渐增大，所以加速度逐渐变小，B错误。选项C：探测器从轨道1变轨到轨道2，需要在A点减速，发动机做负功，机械能减小，所以在轨道2上的机械能小于在轨道1上的机械能，C错误。选项D：根据万有引力提供向心力（T为轨道1的周期），可得，要求月球质量M，除了引力常量G和轨道1的周期T，还需要知道轨道1的半径r，D错误。综上，答案选A。【分值】3分8．某小山坡的等高线如图，M表示山顶，是同一等高线上两点，分别是沿左、右坡面的直滑道．山顶的小球沿滑道从静止滑下，不考虑阻力，则（）A．小球沿运动的加速度比沿的大B．小球分别运动到点时速度大小不同C．若把等高线看成某静电场的等势线，则A点电场强度比B点大D．若把等高线看成某静电场的等势线，则右侧电势比左侧降落得快【答案】D【解析】本题考察牛顿第二定律、机械能守恒定律以及等势线与电场强度的关系。选项A：设滑道与水平方向夹角为θ，小球沿滑道下滑时，根据牛顿第二定律mgsinθ=ma（m为小球质量，g为重力加速度），可得a=gsinθ。由等高线可知，MB滑道对应的等高线更密集，说明MB滑道的坡度更陡，即，所以，小球沿MA运动的加速度比沿MB的小，A错误。选项B：因为A、B在同一等高线上，小球从M到A和从M到B，下落的高度相同，不考虑阻力，根据机械能守恒定律（h为下落高度），可得v=，所以小球分别运动到A、B点时速度大小相同，B错误。选项C、D：若把等高线看成某静电场的等势线，等势线越密集的地方，电场强度越大。由图可知，B点处等高线更密集，所以B点电场强度比A点大，C错误；右侧等高线更密集，根据U=Ed，(d为沿电场方向的距离)，在相同的水平距离上，右侧电势差更大，即右侧电势比左侧降落得快，D正确。答案选D。【分值】3分9．如图所示，线圈自感系数为L，电容器电容为C，电源电动势为和是三个相同的小灯泡．开始时，开关S处于断开状态．忽略线圈电阻和电源内阻，将开关S闭合，下列说法正确的是（）A．闭合瞬间，与同时亮起B．闭合后，亮起后亮度不变C．稳定后，与亮度一样D．稳定后，电容器的电荷量是【答案】C【解析】本题考察自感现象，可根据电感和电容在电路中的特性，结合电路稳定后的状态。选项A：闭合瞬间，电容器充电，相当于通路，灯立刻发光；电感线圈由于自感作用，阻碍电流的突然变化，灯逐渐变亮；而灯所在支路直接接通电源，灯立刻发光，所以灯与不是同时亮起，A错误。选项B：闭合后，由于忽略线圈电阻，稳定时电感线圈的自感现象消失，灯的电流增大，灯3亮度并非亮度不变，B错误。选项C：稳定后，电容器相当于断路，灯支路无电流，灯不亮；电感线圈的自感现象消失后，和灯串联接在电源两端，有电流通过。所以灯和灯亮度一样，C正确。选项D：稳定后，电容器两端电压等于电源的外电压，也就是灯的电压，根据Q=CU，可得电容器的电荷量，D错误。答案选C。【分值】3分10．绝缘的轻质弹簧上端固定，下端悬挂一个磁铁．将磁铁从弹簧原长位置由静止释放，磁铁开始振动，由于空气阻力的影响，振动最终停止．现将一个闭合铜线圈固定在磁铁正下方的桌面上（如图所示），仍将磁铁从弹簧原长位置由静止释放，振动最终也停止．则（）A．有无线圈，磁铁经过相同的时间停止运动B．磁铁靠近线圈时，线圈有扩张趋势C．磁铁离线圈最近时，线圈受到的安培力最大D．有无线圈，磁铁和弹簧组成的系统损失的机械能相同【答案】D【解析】本题考察电磁感应和能量守恒定律。选项A：有线圈时，磁铁运动过程中，穿过线圈的磁通量变化，会产生感应电流，感应电流的磁场会阻碍磁铁的运动，即除了空气阻力，还有安培力做功，机械能损失更快，停止运动的时间更短；无线圈时，只有空气阻力做功，机械能损失慢，停止运动时间长，所以有无线圈，磁铁经过的停止运动时间不同，A错误。选项B：磁铁靠近线圈时，穿过线圈的磁通量增大，根据楞次定律“增缩减扩”，线圈有收缩趋势，而不是扩张趋势，B错误。选项C：磁铁离线圈最近时，速度为0（在振动过程中，到达最近位置时速度最小），磁通量的变化率为0（因为速度为0，磁通量变化慢），感应电流为0，根据F=BIL，此时安培力为0，不是最大，C错误。选项D：根据能量守恒定律，无论有无线圈，最终磁铁都停止在同一位置（弹簧弹力与重力平衡位置），初态机械能相同（从弹簧原长位置释放，初态动能为0，重力势能相同），末态机械能也相同（都停止，动能为0，重力势能相同），所以系统损失的机械能相同（损失的机械能等于初态与末态机械能之差），D正确。答案选D。【分值】3分11．模拟失重环境的实验舱，通过电磁弹射从地面由静止开始加速后竖直向上射出，上升到最高点后回落，再通过电磁制动使其停在地面．实验舱运动过程中，受到的空气阻力f的大小随速率增大而增大，f随时间t的变化如图所示（向上为正）．下列说法正确的是（）A．从到，实验舱处于电磁弹射过程B．从到，实验舱加速度大小减小C．从到，实验舱内物体处于失重状态D．时刻，实验舱达到最高点【答案】B【解析】本题考察变加速运动和超重失重现象，根据实验舱的运动过程，结合空气阻力与速度的关系、牛顿第二定律以及超重和失重的判断条件。选项A：电磁弹射是实验舱从地面由静止开始加速上升的过程，此过程中速度向上且增大。从到，空气阻力f为负(规定向上为正，阻力与运动方向相反，实验舱向上运动时阻力向下)，说明实验舱向上运动，但后阻力绝对值减小，实验舱并非一直处于电磁弹射加速阶段，而是上升过程包含电磁弹射加速和之后的减速上升，A错误。选项B：从到，实验舱向上运动，阻力f为负（实际方向向下），且阻力绝对值减小。根据牛顿第二定律，实验舱上升时合力（m为实验舱质量，g为重力加速度），|f|减小则合力减小，加速度大小减小，B正确。选项C：从到，实验舱向下运动（f为正，阻力向上）。开始下落时，若mg>f，合力向下，加速度向下，物体处于失重状态；后续若mg<f，合力向上，加速度向上，物体处于超重状态，并非全程失重，C错误。选项D：时刻，空气阻力f=0，说明此时实验舱速度为0，达到最高点；时刻阻力最大，实验舱处于下落过程中，D错误。答案选B。【分值】3分12．电磁流量计可以测量导电液体的流量Q——单位时间内流过管道横截面的液体体积．如图所示，内壁光滑的薄圆管由非磁性导电材料制成，空间有垂直管道轴线的匀强磁场，磁感应强度为B．液体充满管道并以速度v沿轴线方向流动，圆管壁上的两点连线为直径，且垂直于磁场方向，两点的电势差为．下列说法错误的是（）A．N点电势比M点高B．正比于流量Q C．在流量Q一定时，管道半径越小，越小D．若直径与磁场方向不垂直，测得的流量Q偏小【答案】C【解析】本题考察带电离子在磁场中运动的科技应用——电磁流量计。根据左手定则判断电势高低，结合电磁感应原理推导电势差与流量的关系，进而分析。选项A：根据左手定则，导电液体中的正电荷在磁场中运动时，受到洛伦兹力作用。液体沿轴线方向流动，磁场垂直管道轴线，正电荷受到的洛伦兹力方向指向N点，所以N点聚集正电荷，M点聚集负电荷，N点电势比M点高，A正确。选项B：当电荷受到的洛伦兹力与电场力平衡时，(d为M、N两点间距离，即管道直径2r)，可得。流量，则，则，所以与Q成正比，B正确。选项C：由，在Q一定时，管道半径r越小，越小，C错误。选项D：若直径MN与磁场方向不垂直，设夹角为θ，则有效切割长度为dsinθ（d为垂直时的直径）。此时平衡时（U为此时M、N两点电势差），流量。按照原来的计算方式，若仍用计算，会导致误差，但实际流量Q的测量是基于U=Bdv（d为垂直磁场的有效长度），当MN与磁场不垂直时，只要保证液体流速v与磁场垂直，U=Bdv关系仍成立（d为垂直磁场方向的管道直径分量），测得的流量Q偏小，D正确。答案选C。【分值】3分13．自然界中物质是常见的，反物质并不常见．反物质由反粒子构成，它是科学研究的前沿领域之一．目前发现的反粒子有正电子、反质子等；反氢原子由正电子和反质子组成．粒子与其对应的反粒子质量相等，电荷等量异种．粒子和其反粒子碰撞会湮灭．反粒子参与的物理过程也遵守电荷守恒、能量守恒和动量守恒．下列说法正确的是（）A．已知氢原子的基态能量为，则反氢原子的基态能量也为B．一个中子可以转化为一个质子和一个正电子C．一对正负电子等速率对撞，湮灭为一个光子D．反氘核和反氘核的核聚变反应吸收能量【答案】A【解析】本题考察反物质的性质、核反应过程中的守恒定律以及原子结构、核反应能量变化等知识。选项A：反氢原子与氢原子结构类似，只是由反粒子组成，粒子与其对应的反粒子质量相等，所以反氢原子的基态能量与氢原子相同，已知氢原子基态能量为-13.6eV，则反氢原子的基态能量也为-13.6eV，A正确。选项B：根据电荷守恒、质量数守恒，一个中子转化为一个质子和一个电子()，而不是正电子，B错误。选项C：一对正负电子等速率对撞，湮灭过程遵守动量守恒，若湮灭为一个光子，无法满足动量守恒（碰撞前总动量为0，碰撞后一个光子动量不为0），所以会产生两个光子，C错误。选项D：核聚变反应是放能反应，反氘核和反氘核的核聚变反应也会释放能量，而不是吸收能量，D错误。答案选A。【分值】3分14．“姑苏城外寒山寺，夜半钟声到客船．”除了夜深人静的原因，从波传播的角度分析，特定的空气温度分布也可能使声波传播清明致远．声波传播规律与光波在介质中传播规律类似．类比光线，用“声线”来描述声波的传播路径．地面上方一定高度S处有一个声源，发出的声波在空气中向周围传播，声线示意如图（不考虑地面的反射）．已知气温越高的地方，声波传播速度越大．下列说法正确的是（）A．从M点到N点声波波长变长B．S点气温低于地面C．忽略传播过程中空气对声波的吸收，则从M点到N点声音不减弱D．若将同一声源移至N点，发出的声波传播到S点一定沿图中声线【答案】D【解析】本题考察声波传播规律与光波传播规律的类比，结合温度对声速的影响、波的基本性质（波长、能量等）以及可逆性等知识。选项A：声波的频率由声源决定，传播过程中频率f不变。根据v=（v为声速，为波长），从M点到N点，若声速v变化，波长会变化。已知气温越高声速越大，需要判断M到N声速变化。由声线弯曲方向，类比光的折射，声速大的区域相当于光的光疏介质，声速小的相当于光密介质。声线向地面弯曲，说明地面附近声速小，即地面附近气温低，M到N声速变小（因为更靠近地面，气温低），根据v=，f不变，v变小，则波长变短，A错误。选项B：声波从声速大的区域向声速小的区域传播时会发生折射，声速大对应气温高，声速小对应气温低。声线向地面弯曲，说明地面附近声速小，即地面附近气温低，S点在上方，声速大，所以S点气温高于地面，B错误。选项C：忽略空气吸收，声波传播过程中，能量分布在更大的区域（波面扩大），单位面积的能量减小，声音会减弱，C错误。选项D：声波传播具有可逆性，就像光的传播可逆一样。若将声源移至N点，发出的声波传播到S点的路径与原来从S到N的路径相反，所以一定沿图中声线NMS，D正确。答案选D。【分值】3分第二部分本部分共6题，共58分．15．（8分）（1）下列实验操作，正确的是________（填选项前的字母）．删除A．用单摆测重力加速度时，在最高点释放摆球并同时开始计时删除B．探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系时，使用多用电表的交流电压挡测电压删除C．用多用电表测电阻前应先把两表笔短接，调整欧姆调零旋钮使指针指向欧姆零点（2）用双缝干涉实验测量光的波长的实验装置如图1所示．①双缝应该放置在图1中________处（填“A”或“B”）．②分划板中心刻线与某亮纹中心对齐时，手轮上的示数如图2所示，读数为________．（3）某电流表出现故障，其内部电路如图3所示．用多用电表的欧姆挡检测故障，两表笔接时表头指针不偏转，接和时表头指针都偏转．出现故障的原因是________（填选项前的字母）．A．表头断路B．电阻断路C．电阻断路【答案】(1)B(2)①B②3.185（范围3.183~3.186均可，因估读差异）(3)C【解析】(1)本题考察单摆实验、变压器实验以及多用电表测电阻的实验操作规范。选项A：用单摆测重力加速度时，应在摆球通过平衡位置时开始计时，因为摆球在平衡位置速度最大，计时误差最小；在最高点释放摆球并开始计时，误差较大，A错误。选项B：变压器原、副线圈的电压是交流电压，探究其电压与匝数的关系时，使用多用电表的交流电压挡测电压，B正确。选项C：用多用电表测电阻前，先需要进行机械调零，之后选择合适的倍率，然后将红黑表笔短按，进行欧姆调零，C错误。答案选B。(2)本题考查双缝干涉实验的装置及螺旋测微器的读数。①双缝的位置判断：双缝干涉实验中，光线需先通过单缝（或类似装置）获得线光源，再通过双缝产生干涉。图中A为单缝（或滤光后初步整形的部件），B为双缝，作用是将一束光分成两束相干光。因此，双缝应放置在B处。②螺旋测微器的读数：螺旋测微器读数=固定刻度读数+可动刻度读数×精度（精度为0.01mm）。固定刻度：图中固定刻度为3.0 mm（注意半毫米刻度线是否露出，此处没有露出）。可动刻度：可动刻度第18.5格（估读一位）与水平刻线对齐，读数为18.5×0.01mm=0.185 mm。总读数=3.0 mm+0.185 mm=3.185 mm（范围3.184 mm~3.186 mm均可，因估读差异）。答案依次为：①B②3.185 mm(范围3.184 mm~3.186 mm均可，因估读差异)。(3)本题考查多用电表检测电路故障，需结合电路连接与指针偏转情况分析。1.分析电路结构：电路中，与串联后，再与表头并联；A、B间包含支路，A、C和B、C间包含表头与支路。2.根据故障现象推理两表笔接A、B时，表头指针不偏转→说明A、B间电路断路（电流无法通过）。接A、C和B、C时，表头指针都偏转→说明A、C和B、C间电路通路（电流能通过表头Rg）。3.逐一排查选项A选项（表头断路）：若断路，接A、C和B、C时，电流无法通过表头，指针不会偏转，与现象矛盾，排除。B选项（电阻断路）：若断路，A、B间无电流（指针不偏转）；而A、C和B、C间，电流可通过Rg与R2（通路），指针偏转，符合现象。C选项（电阻断路）：电阻断路，连接A、B时，电流通过无法通过表头和与欧姆挡构成闭合回路，表头不偏转：连接A、C和B、C均能与欧姆挡构成闭合回路，表头发生偏转，C正确。故选C故障原因是电阻断路，答案选C。【分值】8分16．（10分）利用打点计时器研究匀变速直线运动的规律，实验装置如图1所示．（1）按照图1安装好器材，下列实验步骤正确的操作顺序为________（填各实验步骤前的字母）．A．释放小车B．接通打点计时器的电源C．调整滑轮位置，使细线与木板平行（2）实验中打出的一条纸带如图2所示，为依次选取的三个计数点（相邻计数点间有4个点未画出），可以判断纸带的________（填“左端”或“右端”）与小车相连．（3）图2中相邻计数点间的时间间隔为T，则打B点时小车的速度________．（4）某同学用打点计时器来研究圆周运动．如图3所示，将纸带的一端固定在圆盘边缘处的M点，另一端穿过打点计时器．实验时圆盘从静止开始转动，选取部分纸带如图4所示．相邻计数点间的时间间隔为，圆盘半径．则这部分纸带通过打点计时器的加速度大小为________；打点计时器打B点时圆盘上M点的向心加速度大小为________．（结果均保留两位有效数字）【答案】(1)CBA(2)左端(3)(4)2.8；1.6【解析】此题考察利用打点计时器研究匀变速直线运动规律的实验题，涉及实验步骤、纸带分析和速度计算。（1）实验步骤顺序实验时，首先要调整滑轮位置，使细线与木板平行（C步骤），这样能保证小车运动过程中受力稳定；然后接通打点计时器的电源（B步骤），待打点稳定后，再释放小车（A步骤），所以正确操作顺序为CBA。（2）纸带与小车连接端判断小车做匀加速直线运动，在相等时间内的位移越来越大。纸带相邻计数点间距离从左到右逐渐增大，说明纸带左端先运动，所以纸带的左端与小车相连。（3）打B点时小车速度计算做匀变速直线运动的物体，某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度。B点是A、C段的中间时刻，A、C段的位移为，时间间隔为2T，所以打B点时小车的速度v=。（4）本题考查利用纸带研究圆周运动的加速度和向心加速度计算，需结合匀变速直线运动的推论和向心加速度公式分析。1.计算纸带的加速度a根据匀变速直线运动的推论：（△x为连续相等时间内的位移差，T为时间间隔）。确定位移数据：计算加速度：取连续相等时间内的位移差，用逐差法减小误差：a===2.81≈2.8 2.计算打B点时M点的向心加速度求B点的线速度：做匀变速直线运动的物体，某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度。B点是A、C段的中间时刻，所以==m/s=0.40 m/s计算向心加速度：===1.6综上，纸带加速度约为2.8，M点向心加速度约为1.6（结果保留两位有效数字）。【分值】10分17．（9分）某物体以一定初速度从地面竖直向上抛出，经过时间t到达最高点．在最高点该物体炸裂成两部分，质量分别为和m，其中A以速度v沿水平方向飞出．重力加速度为g，不计空气阻力．求：（1）该物体抛出时的初速度大小；（2）炸裂后瞬间B的速度大小；（3）落地点之间的距离d．【答案】(1)=gt；(2)=-2v（大小为2v）；(3)d=3vt【解析】本题主要考查竖直上抛运动、动量守恒定律以及平抛运动的综合应用。（1）求物体抛出时的初速度大小物体做竖直上抛运动，上升过程中只受重力，做匀减速直线运动，到达最高点时速度为0。根据竖直上抛运动的速度公式：v=-gt在最高点速度v=0，则：0=–gt，解得=gt（2）求炸裂后瞬间B的速度大小物体在最高点炸裂，内力远大于外力（重力），系统动量守恒（水平方向）。根据动量守恒定律：2mv+m=0解得：=-2v负号表示B的速度方向与A相反，速度大小为2v。（3）求A、B落地点之间的距离d，炸裂后，A、B在竖直方向均做自由落体运动，下落高度为竖直上抛的最大高度h。根据竖直上抛运动的位移公式，上升高度：下落时间t’满足：解得t’=t在水平方向，A、B做匀速直线运动，水平位移分别为：A的水平位移：=v·t’B的水平位移：=||·t’=2v·t’由于A、B水平方向速度相反，落地点之间的距离为两者水平位移之和：d=+=v·t’+2v·t’=3vt答案依次为：(1)=gt；(2)=-2v（大小为2v）；(3)d=3vt【分值】9分18．（9分）北京谱仪是北京正负电子对撞机的一部分，它可以利用带电粒子在磁场中的运动测量粒子的质量、动量等物理量．考虑带电粒子在磁感应强度为B的匀强磁场中的运动，且不计粒子间相互作用．（1）一个电荷量为的粒子的速度方向与磁场方向垂直，推导得出粒子的运动周期T与质量m的关系．（2）两个粒子质量相等、电荷量均为q，粒子1的速度方向与磁场方向垂直，粒子2的速度方向与磁场方向平行．在相同的时间内，粒子1在半径为R的圆周上转过的圆心角为，粒子2运动的距离为d，求：a．粒子1与粒子2的速度大小之比；b．粒子2的动量大小．【答案】(1)T=；(2)；【解析】本题考察带电粒子在匀强磁场中的运动规律，洛伦兹力、圆周运动规律及动量概念相结合。a．带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力：解得轨道半径：r=运动周期T为粒子完成一个圆周运动的时间：T==因此，周期与质量的关系为：T=(2)分析两个粒子的运动问题a.求粒子1与粒子2的速度大小之比粒子1的运动分析：粒子1速度与磁场垂直，做匀速圆周运动，周期。相同时间t内，粒子1转过圆心角θ，则运动时间，其线速度(r=R为轨道半径)。代入，得。粒子2的运动分析：粒子2速度与磁场平行，不受洛伦兹力(洛伦兹力F=qvBsinθ=0)，做匀速直线运动。相同时间t内，运动距离，故。t=θ2πT1=θ2π∙2πmqB=θmqB速度比计算：粒子1运动时间，代入得：因此，速度比：b.求粒子2的动量大小由动量p=mv，粒子2质量为m（与粒子1相等）代入动量公式：【分值】9分19．（10分）关于飞机的运动，研究下列问题．（1）质量为m的飞机在水平跑道上由静止开始做加速直线运动，当位移为x时速度为v．在此过程中，飞机受到的平均阻力为f，求牵引力对飞机做的功W．（2）飞机准备起飞，在跑道起点由静止开始做匀加速直线运动．跑道上存在这样一个位置，飞机一旦超过该位置就不能放弃起飞，否则将会冲出跑道．已知跑道的长度为L，飞机加速时加速度大小为，减速时最大加速度大小为．求该位置距起点的距离d．（3）无风时，飞机以速率u水平向前匀速飞行，相当于气流以速率u相对飞机向后运动．气流掠过飞机机翼，方向改变，沿机翼向后下方运动，如图所示．请建立合理的物理模型，论证气流对机翼竖直向上的作用力大小F与u的关系满足，并确定的值．【答案】(1)；(2)；(3)=2【解析】本题考察匀变速直线运动、运动学公式和动量、动能定理。解题抓住飞机的直线运动、匀变速运动临界问题及气流对机翼作用力，需结合定理分析。（1）求牵引力对飞机做的功W飞机在水平跑道上运动时，受牵引力F和阻力f，根据动能定理：解得牵引力做功：（2）求位置距起点的距离d飞机先匀加速到某一速度v，再匀减速到0时恰好到达跑道末端，此时的加速位移d即为临界位置。匀加速阶段：匀减速阶段：联立两式，消去：，解得：（3）论证气流对机翼作用力F与u的关系建立物理模型：假设单位时间内有质量为△m的气流被机翼偏转，气流初速度为u（水平向后），末速度沿机翼向后下方，竖直方向速度变化由机翼作用力引起。用动量定理分析竖直方向设气流在竖直方向的速度变化为，根据动量定理：F·△t=△m·单位时间内流过机翼的气流质量△m与气流密度ρ、机翼面积S、气流速度u有关，可表示为：△m=ρSu△t F·△t=ρSu△t·因气流偏转的竖直速度变化与u成正比（几何关系或运动分解），即∝u，所以：因此，，即=2。答案依次为：(1)W=fx+mv2；(2)d=L；(3)=2。【分值】10分20．（12分）如图1所示，金属圆筒A接高压电源的正极，其轴线上的金属线B接负极．（1）设两极间电压为U，求在B极附近电荷量为Q的负电荷到达A极过程中静电力做的功W．（2）已知筒内距离轴线r处的电场强度大小，其中k为静电力常量，为金属线B单位长度的电荷量．如图2所示，在圆筒内横截面上，电荷量为q、质量为m的粒子绕轴线做半径不同的匀速圆周运动，其半径为和时的总能量分别为和．若，推理分析并比较与的大小．（3）图1实为某种静电除尘装置原理图，空气分子在B极附近电离，筒内尘埃吸附电子而带负电，在电场作用下最终被A极收集．使分子或原子电离需要一定条件．以电离氢原子为例．根据玻尔原子模型，定态氢原子中电子在特定轨道上绕核做圆周运动，处于特定能量状态，只有当原子获得合适能量才能跃迁或电离．若氢原子处于外电场中，推导说明外电场的电场强度多大能将基态氢原子电离．（可能用到：元电荷，电子质量，静电力常量，基态氢原子轨道半径和能量）【答案】(1)QU；(2)(3)【解析】本题主要考查电场力做功、带电粒子在电场中的圆周运动及能量分析，静电除尘装置中氢原子电离的电场强度推导，解决外电场电离基态氢原子的问题，需结合玻尔原子模型、电场力做功与电离能的关系。(1)求静电力做的功W静电力做功与路径无关，只与初末位置的电势差有关。对于电场中的电荷，静电力做功公式为W=qU，已知电荷为负电荷，电荷量为Q，A、B两极间电压为U，则静电力做的功W=QU。Ek=12mv2=qkλ(2)比较与的大小①分析粒子的动能：粒子绕轴线做匀速圆周运动，由电场力提供向心力，即。已知，代入可得：，解得粒子动能②分析粒子的电势能：取无穷远处为电势零点，根据电场强度与电势的关系，距离轴线r处的电势可通过积分求解：电场力做功与电势能变化关系为W=-△，电场强度，则电势（实际计算时，可选取合适的零电势点，这里粒子在圆筒内运动，电势能，结合电场分布，电势能（C为常数），由于能量分析关注差值，常数可消去）。③计算粒子的总能量总能量，在忽略常数时，则。④计算能量差并比较分别计算和：已知，设，则，。因为对数函数y=lnx是增函数，且（可通过作差法证明：，），所以，进而。(3)①明确电离能量需求：基态氢原子电离，需让电子获得至少13.6eV能量（基态能量E0=-13.6 eV，电离后电子到无穷远能量为0，所需能量差为13.6e）。②分析外电场对电子做功：设外电场强度为E，电子带电量e，在基态轨道（半径a=5.3×10-11 m）中，电子受电场力F=eE。电子从基态轨道到无穷远，电场力做功W=Fa=eEa（近似认为电场为匀强电场，位移为轨道半径a）。③推导电场强度临界值电离条件：电场力做功≥电离能，即：eEa≥13.6 eV则E≥≈另解：结合玻尔模型的严谨推导基态氢原子的库仑力与能量关系：基态时，库仑力提供向心力：，电子动能。电势能(取无穷远为势能零点)，总能量。外电场电离的能量条件：外电场中，电子需获得能量克服库仑力与电场力做功，最终电离（能量从到0）。电场力做功W=eEa，令W≥||，即E≥≈（保留两位有效数字）。【分值】12分。

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