2023年新高考物理北京卷試題解讀及答案解析（精編）

年高考真題完全解讀（北京卷）2023年北京高考物理（等級考）命題依據(jù)新課程《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)》的理念和要求，銜接高中課程標(biāo)準(zhǔn)，注重深化基礎(chǔ)，堅持“穩(wěn)中求進”的命題總基調(diào)，在保持穩(wěn)定下謀發(fā)展，傳承特色中求創(chuàng)新，力求物理學(xué)科等級考平穩(wěn)順利。北京高考物理（等級考）強調(diào)基礎(chǔ)，突出對物理觀念的考查。物理試題堅持通過考查考生基于概念規(guī)律的理解，運用物理觀念解釋自然現(xiàn)象的能力，評價考生物理觀念的發(fā)展水平。如第1題以日常生活的中的“汽車胎壓”為情境考查對溫度、壓強等概念的理解；第2題以“陽光下的肥皂膜”為情境，考查考生對光的干涉規(guī)律的認(rèn)識。回歸物理本質(zhì)，突出對科學(xué)思維的考查。物理試題繼續(xù)堅持對模型建構(gòu)、科學(xué)推理論證的考查，通過考查考生對學(xué)科思維方法的靈活運用，真正考查出考生的關(guān)鍵能力和學(xué)科素養(yǎng)。如第16（4）、19、20題要求考生運用“合成與分解”、“類比等效”等方法解決實際問題。重視實驗，突出對科學(xué)探究和實驗?zāi)芰Φ目疾椋砉采婕?個實驗的考查，包括第5題“斷電自感”實驗，第7題“自制變壓器”，第10題“太空實驗室測質(zhì)量”以及隱含其中的“單擺測重力加速度”實驗，第15題的“油膜法估測分子直徑”和“測量金屬絲電阻率”實驗，第16題“頻閃照相研究平拋運動規(guī)律”實驗。試題在探索新的能力考查路徑的同時，積極創(chuàng)新豐富試題呈現(xiàn)形式。以實驗題第15題為例，試題優(yōu)化為“一小一大”兩個實驗，涉及實驗原理和實驗操作的考查。此外，也逐步形成了第15、16兩道實驗題“一道注重實驗操作、一道側(cè)重實驗分析”的實驗題布局。試題繼續(xù)堅持對考生科學(xué)態(tài)度與責(zé)任的培育。通過引導(dǎo)考生運用有限已知探索無限未知，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，形成探索自然的內(nèi)在動力。第14題和第20題分別涉及到“引力紅移”和“暗物質(zhì)”兩個近代物理的前沿?zé)狳c，試題通過提供相應(yīng)背景知識并對情境進行合理簡化建模，引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)中學(xué)物理知識理解學(xué)科前沿。試題進一步創(chuàng)新情境設(shè)計和問題呈現(xiàn)，提升試題設(shè)問的靈活性和能力考查的綜合性，為高階思維能力的考查提供新的思路。第19題“靜電除塵”情境中，在考查基礎(chǔ)靜電學(xué)知識的同時，需要考生靈活遷移“類平拋運動”、“雨滴下落”、“小船過河”等學(xué)生熟知的問題情境，通過對問題的有機融合設(shè)計，實現(xiàn)對學(xué)生不同核心素養(yǎng)的綜合深入考查。題號分值題型考查內(nèi)容考查知識點13分選擇題汽車輪胎內(nèi)的氣體分子動理論23分選擇題肥皂膜呈現(xiàn)彩色條紋薄膜干涉33分選擇題核反應(yīng)電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒43分選擇題機械波波動圖像53分選擇題自感現(xiàn)象電磁感應(yīng)63分選擇題連接體牛頓運動定律73分選擇題自制變壓器變壓器原理83分選擇題靜電場靜電力、電勢能93分選擇題線框通過磁場電磁感應(yīng)103分選擇題太空實驗室中利用勻速圓周運動測量小球質(zhì)量勻速圓周運動、向心力113分選擇題物體在力F作用下沿水平桌面加速運動受力分析、牛頓運動定律、做功123分選擇題太陽探測衛(wèi)星“夸父一號”萬有引力、宇宙探測133分選擇題帶電粒子在管道內(nèi)的勻強磁場中運動洛倫茲力、牛頓運動定律，考查學(xué)生對有關(guān)知識的理解和掌握143分選擇題光在地球附近的重力場能量守恒定律及其相關(guān)知識158分實驗題油膜法估測油酸分子直徑電阻率測量熱學(xué)實驗電學(xué)實驗1610分實驗題研究平拋運動力學(xué)實驗179分計算題小球碰撞機械能守恒定律、動量守恒定律189分計算題兩級導(dǎo)軌式電磁推進安培力、牛頓運動定律、動能定理1910分計算題負(fù)離子空氣凈化靜電場知識的應(yīng)用、類平拋運動2012分計算題螺旋星系萬有引力與宇宙探測北京高考采用3+3模式，不分文理科，其中第一個3為語文、數(shù)學(xué)、外語3門必考科目，每門滿分150分，采用原始考分，總分450分;第二個3為3門選考科目，通常滿分為100分，采用等級賦分，總分300分，所以總共滿分為750分。2023年普通高中學(xué)業(yè)水平等級性考試（北京卷）物理本試卷分第一部分和第二部分．滿分100分，考試時間90分鐘．第一部分本部分共14小題，每小題3分，共42分．在每小題列出的四個選項中，選出最符合題目要求的一項．1．夜間由于氣溫降低，汽車輪胎內(nèi)的氣體壓強變低．與白天相比，夜間輪胎內(nèi)的氣體（）A．分子的平均動能更小B．單位體積內(nèi)分子的個數(shù)更少C．所有分子的運動速率都更小D．分子對輪胎內(nèi)壁單位面積的平均作用力更大【參考答案】A【名師解析】根據(jù)溫度是分子平均動能的標(biāo)志，可知夜間氣溫降低，與白天相比，夜間輪胎內(nèi)的氣體分子的平均動能更小，但不是所有分子的運動速率都更小，A正確C錯誤；由于輪胎容積不變，單位體積內(nèi)分子的個數(shù)不變，C錯誤；根據(jù)壓強的微觀意義，可知汽車輪胎內(nèi)的氣體壓強變低．分子對輪胎內(nèi)壁單位面積的平均作用力更小，D錯誤。2．陽光下的肥皂膜呈現(xiàn)彩色條紋，這種現(xiàn)象屬于光的（）A．偏振現(xiàn)象B．衍射現(xiàn)象C．干涉現(xiàn)象D．全反射現(xiàn)象【參考答案】C【名師解析】太陽光下的肥皂膜呈現(xiàn)彩色條紋，這種現(xiàn)象屬于薄膜干涉現(xiàn)象，C正確。3．下列核反應(yīng)方程中括號內(nèi)的粒子為中子的是（）A．B．C．D．【參考答案】A【名師解析】根據(jù)核反應(yīng)方程遵循質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒，可知A選項括號中為2個中子，B選項括號中為氦核，C選項括號中為質(zhì)子，D選項括號中為電子，A正確。4．位于坐標(biāo)原點處的波源發(fā)出一列沿x軸正方向傳播的簡諧橫波．時波源開始振動，其位移y隨時間t變化的關(guān)系式為，則時的波形圖為（）A．B．C．D．【參考答案】D【名師解析】【解析】t=0時波源開始振動，t=T時的波形圖為圖D。5．如圖所示，L是自感系數(shù)很大、電阻很小的線圈，P、Q是兩個相同的小燈泡，開始時，開關(guān)S處于閉合狀態(tài)，P燈微亮，Q燈正常發(fā)光，斷開開關(guān)（）A．P與Q同時熄滅B．P比Q先熄滅C．Q閃亮后再熄滅D．P閃亮后再熄滅【參考答案】D【名師解析】根據(jù)題述，開關(guān)S處于閉合狀態(tài)，P燈微亮，Q燈正常發(fā)光，說明線圈L中通過的電流大于燈泡P中電流。斷開開關(guān)，線圈L中產(chǎn)生自感電動勢，與燈泡P形成閉合回路，所以P閃亮后再熄滅，Q立即熄滅，D正確ABC錯誤。6．如圖所示，在光滑水平地面上，兩相同物塊用細(xì)線相連，兩物塊質(zhì)量均為，細(xì)線能承受的最大拉力為．若在水平拉力F作用下，兩物塊一起向右做勻加速直線運動．則F的最大值為（）A．B．C．D．【參考答案】C【名師解析】題述條件，Tmax=2N，m=1kg。對兩物塊整體，F(xiàn)=2ma，對后面的物塊，Tmax=ma，聯(lián)立解得F的最大值為F=4N，C正確。7．自制一個原、副線圈匝數(shù)分別為600匝和190匝的變壓器，原線圈接的正弦交流電源，副線圈接額定電壓為的小燈泡．實際測得小燈泡兩端電壓為．下列措施有可能使小燈泡正常發(fā)光的是（）A．僅增加原線圈匝數(shù)B．僅增加副線圈匝數(shù)C．將原、副線圈匝數(shù)都增為原來的兩倍D．將兩個小燈泡并聯(lián)起來接入副線圈【參考答案】B【名師解析】原線圈接的正弦交流電源，副線圈接額定電壓為的小燈泡．實際測得小燈泡兩端電壓為．下列措施有可能使小燈泡正常發(fā)光的是：僅增加副線圈匝數(shù)，僅減小原線圈匝數(shù)，ACD錯誤B正確。8．如圖所示，兩個帶等量正電的點電荷位于M、N兩點上，E、F是連線中垂線上的兩點，O為的交點，．一帶負(fù)電的點電荷在E點由靜止釋放后（）A．做勻加速直線運動B．在O點所受靜電力最大C．由E到O的時間等于由O到F的時間D．由E到F的過程中電勢能先增大后減小【參考答案】C【名師解析】帶負(fù)電的點電荷在E點由靜止釋放，將圍繞O點做簡諧運動，在O點所受電場力為零，AB錯誤；根據(jù)簡諧運動的對稱性可知，點電荷由E到O的時間等于由O到F的時間，C正確；點電荷由E到F的過程中電場力先做正功后做負(fù)功，電勢能先減小后增大，D錯誤。9．如圖所示，光滑水平面上的正方形導(dǎo)線框，以某一初速度進入豎直向下的勻強磁場并最終完全穿出．線框的邊長小于磁場寬度．下列說法正確的是（）A．線框進磁場的過程中電流方向為順時針方向B．線框出磁場的過程中做勻減速直線運動C．線框在進和出的兩過程中產(chǎn)生的焦耳熱相等D．線框在進和出的兩過程中通過導(dǎo)線橫截面的電荷量相等【參考答案】D【名師解析】根據(jù)楞次定律，線框進磁場的過程中電流方向為逆時針方向，A錯誤；線框出磁場的過程中受到的安培力為變力，所以線框出磁場的過程中做變減速直線運動，B錯誤；線框在進和出的兩過程中磁通量變化相同，通過線框?qū)Ь€的電荷量相等，但產(chǎn)生的焦耳熱不相等，D正確C錯誤。10．在太空實驗室中可以利用勻速圓周運動測量小球質(zhì)量．如圖所示，不可伸長的輕繩一端固定于O點，另一端系一待測小球，使其繞O做勻速圓周運動，用力傳感器測得繩上的拉力為F，用停表測得小球轉(zhuǎn)過n圈所用的時間為t，用刻度尺測得O點到球心的距離為圓周運動的半徑R．下列說法正確的是（）A．圓周運動軌道可處于任意平面內(nèi)B．小球的質(zhì)量為C．若誤將圈記作n圈，則所得質(zhì)量偏大D．若測R時未計入小球半徑，則所得質(zhì)量偏小【參考答案】A【名師解析】由于在太空實驗室中，任何物體都處于完全失重狀態(tài)，所以圓周運動軌道可以處于任意平面內(nèi)，A正確；由勻速圓周運動規(guī)律，F(xiàn)=mR，T=t/n，聯(lián)立解得：m=，B錯誤；若誤將n-1圈記作n圈，則所得質(zhì)量偏小，C錯誤；若測R時沒有計入小球半徑，則所得質(zhì)量偏大，D錯誤。11．如圖所示，一物體在力F作用下沿水平桌面做勻加速直線運動．已知物體質(zhì)量為m，加速度大小為a，物體和桌面之間的動摩擦因數(shù)為，重力加速度為g，在物體移動距離為x的過程中（）A．摩擦力做功大小與F方向無關(guān)B．合力做功大小與F方向有關(guān)C．F為水平方向時，F(xiàn)做功為D．F做功的最小值為【參考答案】D【名師解析】由于物體對水平桌面的壓力大小與F方向有關(guān)，所以摩擦力大小與F方向有關(guān)，摩擦力做功大小與F方向有關(guān)，A錯誤；根據(jù)牛頓第二定律，F(xiàn)=ma，物體所受合外力大小只與物體加速度成正比，在物體移動距離為x的過程中，合力做功大小與F方向無關(guān)，B錯誤；F為水平方向時，由F-μmg=ma，F(xiàn)做功為W=Fx=（ma+μmg）x，C錯誤；設(shè)F的方向與水平方向的夾角為θ，由牛頓第二定律Fcosθ-f=ma，f=μFN，F(xiàn)sinθ+FN=mg，W=Fcosθ·x，聯(lián)立解得W=Fcosθ·x=max+μ（mg-Fsinθ）x。當(dāng)mg-Fsinθ=0時，力F做功最小，F(xiàn)做功的最小值為max，D正確。12．2022年10月9日，我國綜合性太陽探測衛(wèi)星“夸父一號”成功發(fā)射，實現(xiàn)了對太陽探測的跨越式突破．“夸父一號”衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動，距地面高度約為，運行一圈所用時間約為100分鐘．如圖所示，為了隨時跟蹤和觀測太陽的活動，“夸父一號”在隨地球繞太陽公轉(zhuǎn)的過程中，需要其軌道平面始終與太陽保持固定的取向，使太陽光能照射到“夸父一號”，下列說法正確的是（）A．“夸父一號”的運行軌道平面平均每天轉(zhuǎn)動的角度約為B．“夸父一號”繞地球做圓周運動的速度大于C．“夸父一號”繞地球做圓周運動的向心加速度大于地球表面的重力加速度D．由題干信息，根據(jù)開普勒第三定律，可求出日地間平均距離【參考答案】A【名師解析】根據(jù)題述，需要“夸父一號”在隨地球繞太陽公轉(zhuǎn)的過程中，軌道平面始終與太陽保持固定的取向，1年365天，圓周角為360°，所以，“夸父一號”的運行軌道平面每天轉(zhuǎn)動的角度約為1°，A正確；由于任何衛(wèi)星繞地球做圓周運動的速度小于7.9km/s，向心加速度都小于重力加速度g，所以“夸父一號”繞地球做圓周運動的速度小于7.9km/s，向心加速度小于重力加速度g，BC錯誤；不能根據(jù)題干信息求出日地之間的平均距離，D錯誤。13．如圖所示，在磁感應(yīng)強度大小為B、方向垂直紙面向外的勻強磁場中，固定一內(nèi)部真空且內(nèi)壁光滑的圓柱形薄壁絕緣管道，其軸線與磁場垂直．管道橫截面半徑為a，長度為l（）．帶電粒子束持續(xù)以某一速度v沿軸線進入管道，粒子在磁場力作用下經(jīng)過一段圓弧垂直打到管壁上，與管壁發(fā)生彈性碰撞，多次碰撞后從另一端射出，單位時間進入管道的粒子數(shù)為n，粒子電荷量為，不計粒子的重力、粒子間的相互作用，下列說法不正確的是（）A．粒子在磁場中運動的圓弧半徑為aB．粒子質(zhì)量為C．管道內(nèi)的等效電流為D．粒子束對管道的平均作用力大小為【參考答案】C【名師解析】根據(jù)題述，帶電粒子束持續(xù)以某一速度v沿軸線進入管道，粒子在磁場力作用下經(jīng)過一段圓弧垂直打到管壁上，可知粒子在磁場中運動的圓弧半徑為r=a，A正確；由洛倫茲力提供向心力，qvB=m，可得m=，B正確；由于帶電粒子在管道內(nèi)做勻速曲線運動，其定向移動的速度小于v，所以管道內(nèi)的等效電流小于，C不正確；設(shè)△t時間與管道壁碰撞的帶電粒子數(shù)為N，同一時間與管道壁碰撞的帶電粒子數(shù)為N’=l/2a，對帶電粒子與管道壁碰撞，由動量定理，F(xiàn)△t=NN’m·2v，N=n△t，m=，聯(lián)立解得F=，D正確。14．在發(fā)現(xiàn)新的物理現(xiàn)象后，人們往往試圖用不同的理論方法來解釋，比如，當(dāng)發(fā)現(xiàn)光在地球附近的重力場中傳播時其頻率會發(fā)生變化這種現(xiàn)象后，科學(xué)家分別用兩種方法做出了解釋．現(xiàn)象：從地面P點向上發(fā)出一束頻率為的光，射向離地面高為H（遠(yuǎn)小于地球半徑）的Q點處的接收器上，接收器接收到的光的頻率為．方法一：根據(jù)光子能量（式中h為普朗克常量，m為光子的等效質(zhì)量，c為真空中的光速）和重力場中能量守恒定律，可得接收器接收到的光的頻率．方法二：根據(jù)廣義相對論，光在有萬有引力的空間中運動時，其頻率會發(fā)生變化，將該理論應(yīng)用于地球附近，可得接收器接收到的光的頻率，式中G為引力常量，M為地球質(zhì)量，R為地球半徑．下列說法正確的是（）A．由方法一得到，g為地球表面附近的重力加速度B．由方法二可知，接收器接收到的光的波長大于發(fā)出時光的波長C．若從Q點發(fā)出一束光照射到P點，從以上兩種方法均可知，其頻率會變小D．通過類比，可知太陽表面發(fā)出的光的頻率在傳播過程中變大【參考答案】B【名師解析】方法一中，由能量守恒定律，hν0=mgH+hν，解得v=ν0（1-），A錯誤；根據(jù)方法二接收器接收到的光的頻率公式，可知，接收到的光的頻率小于發(fā)出時光的頻率，利用波長與頻率成反比可知，接收器接收到的光的波長大于發(fā)出時光的波長，B正確；若從Q點發(fā)出一束光折射到P點，從以上兩種方法均可知，其頻率會變大，C錯誤；通過類比，可知，由于太陽質(zhì)量遠(yuǎn)大于地球質(zhì)量，太陽表面發(fā)出的光的頻率在傳播過程中需要克服太陽引力做功，所以太陽表面發(fā)出的光的頻率在傳播過程中變小，D錯誤。第二部分本部分共6小題，共58分．15．（8分）（1）用油膜法估測油酸分子直徑是一種通過測量宏觀量來測量微觀量的方法，已知1滴油酸酒精溶液中純油酸的體積為V，在水面上形成的單分子油膜面積為S，則油酸分子的直徑_________．（2）采用圖1所示的電路圖來測量金屬絲的電阻率．①實驗時，閉合開關(guān)S前，滑動變阻器的滑片P應(yīng)處在_________（填“M”或“N”）端．②按照圖1連接實物圖，如圖2所示．閉合開關(guān)前檢查電路時，發(fā)現(xiàn)有一根導(dǎo)線接錯，該導(dǎo)線為_________（填“a”“b”或“c”）．若閉合開關(guān)，該錯誤連接會帶來的問題有_________．【參考答案】（1）V/S（2）①M②b滑動變阻器的滑片P無論處于什么位置，電流表、電壓表示數(shù)都是零【名師解析】（1）由V=Sd解得油酸分子直徑d=V/S。（2）①實驗電路為滑動變阻器分壓式接法，閉合開關(guān)前，滑動變阻器應(yīng)該處在M端。②滑動變阻器分壓式接法為滑動變阻器下面兩個接線柱與電池、開關(guān)連接成閉合回路，所以接錯的導(dǎo)線為b。該錯誤連接會帶來的問題有：滑動變阻器的滑片P無論處于什么位置，電流表、電壓表示數(shù)都是零。16．（10分）用頻閃照相記錄平拋小球在不同時刻的位置，探究平拋運動的特點．（1）關(guān)于實驗，下列做法正確的是_________（填選項前的字母）．A．選擇體積小、質(zhì)量大的小球B．借助重垂線確定豎直方向C．先拋出小球，再打開頻閃儀D．水平拋出小球（2）圖1所示的實驗中，A球沿水平方向拋出，同時B球自由落下，借助頻閃儀拍攝上述運動過程．圖2為某次實驗的頻閃照片，在誤差允許范圍內(nèi)，根據(jù)任意時刻A、B兩球的豎直高度相同，可判斷A球豎直方向做_________運動；根據(jù)_________，可判斷A球水平方向做勻速直線運動．（3）某同學(xué)使小球從高度為的桌面水平飛出，用頻閃照相拍攝小球的平拋運動（每秒頻閃25次），最多可以得到小球在空中運動的_________個位置．（4）某同學(xué)實驗時忘了標(biāo)記重垂線方向，為解決此問題，他在頻閃照片中，以某位置為坐標(biāo)原點，沿任意兩個相互垂直的方向作為x軸和y軸正方向，建立直角坐標(biāo)系，并測量出另外兩個位置的坐標(biāo)值、，如圖3所示．根據(jù)平拋運動規(guī)律，利用運動的合成與分解的方法，可得重垂線方向與y軸間夾角的正切值為_________．【參考答案】（1）ABD（2）自由落體A球相鄰兩位置水平距離相等（3）10（4）【名師解析】（1）用頻閃照相記錄平拋小球在不同時刻的位置，選擇體積小、質(zhì)量大的小球可以減小空氣阻力的影響，需要借助重錘線確定豎直方向，AB正確；先打開頻閃儀，在水平拋出小球，C錯誤D正確。（2）根據(jù)任意時刻AB兩球的豎直高度相同，可以判斷出A球豎直方向做自由落體運動；根據(jù)A球相鄰兩位置水平距離相等，可以判斷A球水平方向做勻速直線運動。（3）小球從高度為0.8m的桌面水平飛出，根據(jù)h=，解得t=0.4s。每秒頻閃25次，頻閃周期T=1/25s=0.04s，所以最多可以得到小球在空中運動的t/T=10個位置。（4）沿任意兩個相互垂直的方向作為x軸和y軸正方向，建立直角坐標(biāo)系，x2-2x1=gsinθ·(2T)2，y2-2y1=gcosθ·（2T）2，聯(lián)立解得：tanθ=.17．（9分）如圖所示，質(zhì)量為m的小球A用一不可伸長的輕繩懸掛在O點，在O點正下方的光滑桌面上有一個與A完全相同的靜止小球B，B距O點的距離等于繩長L．現(xiàn)將A拉至某一高度，由靜止釋放，A以速度v在水平方向和B發(fā)生正碰并粘在一起．重力加速度為g．求：（1）A釋放時距桌面的高度H；（2）碰撞前瞬間繩子的拉力大小F；（3）碰撞過程中系統(tǒng)損失的機械能．【名師解析】（1）由機械能守恒定律，mgH=，解得H=（2）由牛頓運動定律，F(xiàn)-mg=解得F=mg+（3）碰撞過程，由動量守恒定律，mv=2mv’，解得v’=v/2碰撞過程損失的機械能△E=-=18．（9分）2022年，我國階段性建成并成功運行了“電磁撬”，創(chuàng)造了大質(zhì)量電磁推進技術(shù)的世界最高速度紀(jì)錄．一種兩級導(dǎo)軌式電磁推進的原理如圖所示．兩平行長直金屬導(dǎo)軌固定在水平面，導(dǎo)軌間垂直安放金屬棒．金屬棒可沿導(dǎo)軌無摩擦滑行，且始終與導(dǎo)軌接觸良好，電流從一導(dǎo)軌流入，經(jīng)過金屬棒，再從另一導(dǎo)軌流回，圖中電源未畫出．導(dǎo)軌電流在兩導(dǎo)軌間產(chǎn)生的磁場可視為勻強磁場，磁感應(yīng)強度B與電流i的關(guān)系式為（k為常量）．金屬棒被該磁場力推動．當(dāng)金屬棒由第一級區(qū)域進入第二級區(qū)域時，回路中的電流由I變?yōu)椋阎獌蓪?dǎo)軌內(nèi)側(cè)間距為L，每一級區(qū)域中金屬棒被推進的距離均為s，金屬棒的質(zhì)量為m．求：（1）金屬棒經(jīng)過第一級區(qū)域時受到安培力的大小F；（2）金屬棒經(jīng)過第一、二級區(qū)域的加速度大小之比；（3）金屬棒從靜止開始經(jīng)過兩級區(qū)域推進后的速度大小v．【名師解析】（1）金屬棒經(jīng)過第1級區(qū)域時受到的安培力F=B1IL=kI2L（2）金屬棒經(jīng)過第2級區(qū)域時受到的安培力F2=B2·2IL=4kI2L由牛頓第二定律，F(xiàn)=ma1，F(xiàn)2=ma2，聯(lián)立解得：=（3）由動能定理，F(xiàn)1s+F2s=解得：v=19．（10分）某種負(fù)離子空氣凈化原理如圖所示．由空氣和帶負(fù)電的灰塵顆粒物（視為小球）組成的混合氣流進入由一對平行金屬板構(gòu)成的收集器．在收集器中，空氣和帶電顆粒沿板方向的速度保持不變．在勻強電場作用下，帶電顆粒打到金屬板上被收集，已知金屬板長度為L，間距為d．不考慮重力影響和顆粒間相互作用．（1）若不計空氣阻力，質(zhì)量為m、電荷量為的顆粒恰好全部被收集，求兩金屬板間的電壓；（2）若計空氣阻力，顆粒所受阻力與其相對于空氣的速度v方向相反，大小為，其中r為顆粒的半徑，k為常量．假設(shè)顆粒在金屬板間經(jīng)極短時間加速達到最大速度．a(chǎn)．半徑為R、電荷量為的顆粒恰好全部被收集，求兩金屬板間的電壓；b．已知顆粒的電荷量與其半徑的平方成正比，進入收集器的均勻混合氣流包含了直徑為和的兩種顆粒，若的顆粒恰好100%被收集，求的顆粒