2021年北京市高考物理試卷

2021年北京市高考真題物理試卷

本試卷共8頁，100分。考試時長90分鐘?？忌鷦?wù)必將答案答在答題卡上，在

試卷上作答無效?？荚嚱Y(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.硼（B）中子俘獲治療是目前最先進的癌癥治療手段之一、治療時先給病人注射一種含硼

的藥物，隨后用中子照射，硼俘獲中子后，產(chǎn)生高殺傷力的a粒子和鋰（Li）離子.這個核

反應(yīng)的方程是（）

A.+；Li+；HeB.1B+；Hefi；N+；n

C.i；N+：He.'；O+；HD.1C+；H

【答案】A

【解析】

【分析】

【詳解】由題知，硼俘獲中子后，產(chǎn)生高殺傷力的a粒子和鋰（Li）離子，而a粒子為氮原

子核，則這個核反應(yīng)方程為

2B+：n.；Li+；He

故選A。

2-如圖所示的平面內(nèi)，光束“經(jīng)圓心。射入半圓形玻璃磚，出射光為久c兩束單色光。下

列說法正確的是（）

A.這是光的干涉現(xiàn)象

B.在真空中光束的波長大于光束<、的波長

C.玻璃磚對光束人的折射率大于對光束c的折射率

D.在玻璃磚中光束b的傳播速度大于光束c的傳播速度

【答案】C

【解析】

【分析】

【詳解】A.光束4經(jīng)圓心。射入半圓形玻璃磚,出射光為b、C兩束單色光，這是光的色

散現(xiàn)象，A錯誤；

C.由題圖可知光束c的折射角大于光束。的折射角，根據(jù)折射定律可知

nc<rib

C正確；

B.由于光的折射率越大，其頻率越大，波長越短,則。光在真空中的波長較短，B錯誤；

D.根據(jù)u=￡知，c光束的折射率小，則c光在棱鏡中的傳播速度大，D錯誤。

n

故選C。

3.一列簡諧橫波某時刻的波形圖如圖所示。此后K質(zhì)點比乙質(zhì)點先回到平衡位置。下列判

斷正確的是（）

A.該簡諧橫波沿x軸負方向傳播B.此時K質(zhì)點沿了軸正方向運動

C.此時K質(zhì)點的速度比L質(zhì)點的小D.此時K質(zhì)點的加速度比L質(zhì)點的小

【答案】D

【解析】

【分析】

【詳解】AB.由題知K質(zhì)點比乙質(zhì)點先回到平衡位置，則K質(zhì)點應(yīng)向下振，再根據(jù)“上坡、

下坡”法可知，該波應(yīng)沿x軸正方向傳播，A、B錯誤；

C.由AB選項可知K質(zhì)點應(yīng)向下振，而L質(zhì)點在波谷處，則L質(zhì)點的速度為0,故此時K

質(zhì)點的速度比乙質(zhì)點的大，C錯誤；

D.由于質(zhì)點在豎直方向做機械振動，根據(jù)

F=-ky

F=ma

結(jié)合波圖像可看出

yL>yK

則，此時K質(zhì)點的加速度比乙質(zhì)點的小，D正確。

故選D。

4.改交45℃的熱水和100℃的水蒸汽，下列說法正確的是（）

A.熱水分子的平均動能比水蒸汽的大B.熱水的內(nèi)能比相同質(zhì)量的水蒸汽

的小

C.熱水分子的速率都比水蒸汽的小D.熱水分子的熱運動比水蒸汽的劇

烈

【答案】B

【解析】

【分析】

【詳解】A.溫度是分子平均動能的標志，溫度升高，分子的平均動能增大，故熱水分子的

平均動能比水蒸汽的小，故A錯誤；

B.內(nèi)能與物質(zhì)的量、溫度、體積有關(guān)，相同質(zhì)量的熱水和水蒸汽，熱水變成水蒸汽，溫度

升高，體積增大，吸收熱量，故熱水的內(nèi)能比相同質(zhì)量的水蒸汽的小，故B正確；

C.溫度越高，分子熱運動的平均速率越大，45℃的熱水中的分子平均速率比100℃的水蒸

汽中的分子平均速率小，由于分子運動是無規(guī)則的，并不是每個分子的速率都小，故C錯

誤；

D.溫度越高，分子熱運動越劇烈，故D錯誤。

故選B。

5.一正弦式交變電流的i-，圖像如圖所示。下列說法正確的是()

/7A

A.在f=04s時電流改變方向B.該交變電流的周期為0.5s

C.該交變電流的表達式為i=2cos5mAD.該交變電流的有效值為*A

【答案】C

【解析】

【分析】

【詳解】A.由圖可知f=0.4s時電流為正方向最大，電流方向沒有發(fā)生變化，故A錯誤；

B.由圖可知，該交變電流的周期為r=0.4s，故B錯誤；

C.由圖可知，電流的最大值為『max=2A,角速度為

2萬u

co=——=DOTad/s

T

故該交變電流的表達式為

i=kcoscot=2COS5TTZA

故C正確；

D.該交變電流的有效值為

?=埠=丘姆

V2

故D錯誤。

故選C。

6.2021年5月，“天問一號”探測器成功在火星軟著陸，我國成為世界上第一個首次探測

火星就實現(xiàn)“繞、落、巡”三項任務(wù)的國家。“天問一號”在火星停泊軌道運行時，近火點

距離火星表面2.8xK)2km、遠火點距離火星表面5.9x10,km,則“天問一號"()

A.在近火點的加速度比遠火點的小B.在近火點的運行速度比遠火點的

小

C.在近火點的機械能比遠火點的小D.在近火點通過減速可實現(xiàn)繞火星

做圓周運動

【答案】D

【解析】

【分析】

【詳解】A.根據(jù)牛頓第二定律有

「Mm

G——=ma

解得

GM

a=—-

r

故在近火點的加速度比遠火點的大，故A錯誤；

B.根據(jù)開普勒第二定律，可知在近火點的運行速度比遠火點的大，故B錯誤；

C.“天問一號”在同一軌道，只有引力做功，則機械能守恒，故C錯誤；

D.“天問一號”在近火點做的是離心運動，若要變?yōu)槔@火星的圓軌道，需要減速，故D正

確。

故選D。

7.如圖所示,在豎直向下的勻強磁場中，水平。型導體框左端連接一阻值為R的電阻,質(zhì)

量為，公電阻為，?的導體棒仍置于導體框上。不計導體框的電阻、導體棒與框間的摩擦。

必以水平向右的初速度丫。開始運動，最終停在導體框上。在此過程中（）

ii

ii

人XXXx']X

-%

yxx

XXHX

b

A.導體棒做勻減速直線運動B.導體棒中感應(yīng)電流的方向為

a—>b

2R

c.電阻引消耗的總電能為c")、D.導體棒克服安培力做的總功小于

2(R+r)

12

丁%

【答案】C

【解析】

【分析】

【詳解】AB.導體棒向右運動，根據(jù)右手定則，可知電流方向為b到a,再根據(jù)左手定則

可知，導體棒向到向左的安培力，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，可得產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為

E=BLv0

感應(yīng)電流為

iEBLv0

R+rR+r

故安培力

R+r

根據(jù)牛頓第二定律有

F=ma

可得

B2I3

a=（口、%

隨著速度減小，加速度不斷減小，故導體棒不是做勻減速直線運動，故AB錯誤;

C.根據(jù)能量守恒定律，可知回路中產(chǎn)生的總熱量為

12

Q=~m^

因R與廠串聯(lián)，則產(chǎn)生的熱量與電阻成正比，則R產(chǎn)生的熱量為

Q=-^-Q=-m<R

4R+r2（R+r）

故C正確;

D.整個過程只有安培力做負功，根據(jù)動能定理可知，導體棒克服安培力做的總功等于

-,故D錯誤。

故選c.

8.如圖所示,高速公路上汽車定速巡航（即保持汽車的速率不變）通過路面abed,其中ab

段為平直上坡路面，松段為水平路面，cd段為平直下坡路面。不考慮整個過程中空氣阻力

和摩擦阻力的大小變化。下列說法正確的是（）

bc

A.在必段汽車的輸出功率逐漸減小B.汽車在時段的輸出功率比慶段的

大

C,在M段汽車的輸出功率逐漸減小D.汽車在〃段的輸出功率比從段的

大

【答案】B

【解析】

【分析】

【詳解】AB.在必段，根據(jù)平衡條件可知，牽引力

Fy—mgsin0+f

所以在ab段汽車的輸出功率

不變，在兒段牽引力

F2=f

左段的輸出功率

故A錯誤B正確；

CD.在〃段牽引力

A=f-mgsin0

汽車的輸出

6=”鳥

在加段汽車的輸出功率不變，且小于be?段，故CD錯誤。

故選B。

9.如圖所示的平面內(nèi)，有靜止的等量異號點電荷，M、N兩點關(guān)于兩電荷連線對稱，M、P

兩點關(guān)于兩電荷連線的中垂線對稱。下列說法正確的是（）

M*\*P

十"-----------...........一

N?1

A.M點場強比P點的場強大B.M點的電勢比N點的電勢高

C.N點的場強與尸點的場強相同D.電子在M點的電勢能比在尸點的

電勢能大

【答案】C

【解析】

【分析】

【詳解】AC.根據(jù)等量異種點電荷的電場線分布得：

M點的場強與P點的場強大小相等，N點的場強與匕點的場強大小相等，方向相同，故A

錯誤C正確；

BD.根據(jù)等量異種點電荷的電勢分布特點可知，M點的電勢與N點的電勢相等，M點的電

勢高于尸點的電勢，根據(jù)與,=94可知，電子在M點的電勢能比在尸點的電勢能小，故

BD錯誤。

故選C。

10.如圖所示，圓盤在水平面內(nèi)以角速度。繞中心軸勻速轉(zhuǎn)動，圓盤上S巨軸，?處的P點有一

質(zhì)量為機的小物體隨圓盤一起轉(zhuǎn)動。某時刻圓盤突然停止轉(zhuǎn)動，小物體由P點滑至圓盤上

的某點停止。下列說法正確的是（）

A.圓盤停止轉(zhuǎn)動前，小物體所受摩擦力的方向沿運動軌跡切線方向

B.圓盤停止轉(zhuǎn)動前，小物體運動一圈所受摩擦力的沖量大小為

C.圓盤停止轉(zhuǎn)動后，小物體沿圓盤半徑方向運動

D.圓盤停止轉(zhuǎn)動后，小物體整個滑動過程所受摩擦力的沖量大小為機。廠

【答案】D

【解析】

【分析】

【詳解】A.圓盤停止轉(zhuǎn)動前，小物體隨圓盤一起轉(zhuǎn)動，小物體所受摩擦力提供向心力，方

向沿半徑方向，故A錯誤；

B.圓盤停止轉(zhuǎn)動前，小物體所受摩擦力

f=mrar

小物體運動一圈所受摩擦力的沖量大小為

I=JT=mrco1x2^=Ijrinrco

co

故B錯誤；

C.圓盤停止轉(zhuǎn)動后，小物體沿切線方向運動，故C錯誤；

D.圓盤停止轉(zhuǎn)動后，根據(jù)動量定理可知，小物體整個滑動過程所受摩擦力的沖量大小為

/'=△〃=mv=mrco

故D正確。

故選D。

11.某同學搬運如圖所示的磁電式電流表時，發(fā)現(xiàn)表針晃動劇烈且不易停止。按照老師建議,

該同學在兩接線柱間接一根導線后再次搬運，發(fā)現(xiàn)表針晃動明顯減弱且能很快停止。下列說

A.未接導線時，表針晃動過程中表內(nèi)線圈不產(chǎn)生感應(yīng)電動勢

B.未接導線時，表針晃動劇烈是因為表內(nèi)線圈受到安培力的作用

C.接上導線后，表針晃動過程中表內(nèi)線圈不產(chǎn)生感應(yīng)電動勢

D.接上導線后，表針晃動減弱是因為表內(nèi)線圈受到安培力的作用

【答案】D

【解析】

【分析】

【詳解】A.未接導線時，表針晃動過程中導線切割磁感線，表內(nèi)線圈會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，

故A錯誤；

B.未接導線時，未連成閉合回路，沒有感應(yīng)電流，所以不受安培力，故B錯誤；

CD.接上導線后，表針晃動過程中表內(nèi)線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，根據(jù)楞次定律可知，表針晃

動減弱是因為表內(nèi)線圈受到安培力的作用，故C錯誤D正確。

故選D。

12.如圖所示，在xO.y坐標系的第一象限內(nèi)存在勻強磁場。一帶電粒子在P點以與x軸正方

向成60。的方向垂直磁場射入，并恰好垂直于.v軸射出磁場。已知帶電粒子質(zhì)量為叭電荷

量為q,OP=a0不計重力。根據(jù)上述信息可以得出（）

A.帶電粒子在磁場中運動的軌跡方程

B.帶電粒子在磁場中運動的速率

C.帶電粒子在磁場中運動的時間

1).該勻強磁場的磁感應(yīng)強度

【答案】A

【解析】

【分析】

【詳解】粒子恰好垂直于y軸射出磁場，做兩速度的垂線交點為圓心。?,軌跡如圖所示

A.由幾何關(guān)系可知

OO[=atan30°=也

3

a_2A/3

R

cos3003

因圓心的坐標為(0孚),則帶電粒子在磁場中運動的軌跡方程為

X2+(y--a)2=—a2

33

故A正確；

BD.洛倫茲力提供向心力，有

qvB=m—

R

解得帶電粒子在磁場中運動的速率為

丫=幽

m

因軌跡圓的半徑R可求出，但磁感應(yīng)強度8未知，則無法求出帶電粒子在磁場中運動的速

率，故BD錯誤；

2

C.帶電粒子圓周的圓心角為，而周期為

_27rH27rm

1=-----=------

vqB

則帶電粒子在磁場中運動的時間為

2

,§"T2兀m

:F=lqB

因磁感應(yīng)強度8未知，則運動時間無法求得，故C錯誤；

故選A。

13.某同學使用輕彈簧、直尺鋼球等制作了一個“豎直加速度測量儀”。如圖所示，彈簧上

端固定，在彈簧旁沿彈簧長度方向固定一直尺。不掛鋼球時，彈簧下端指針位于直尺20cm

刻度處；下端懸掛鋼球，靜止時指針位于直尺40cm刻度處。將直尺不同刻度對應(yīng)的加速度

標在直尺上，就可用此裝置直接測量豎直方向的加速度。取豎直向上為正方向，重力加速度

大小為g。下列說法正確的是（）

A.30cm刻度對應(yīng)的加速度為-0.5gB.40cm刻度對應(yīng)的加速度為g

C-50cm刻度對應(yīng)的加速度為2gD.各刻度對應(yīng)加速度的值是不均勻

的

【答案】A

【解析】

【分析】由題知，不掛鋼球時，彈簧下端指針位于直尺20cm刻度處，則彈簧的原長/o=0.2m;

下端懸掛鋼球，靜止時指針位于直尺40cm刻度處，則根據(jù)受力平衡有

mg=k（l-la）

可計算出

小螫

0.2

【詳解】A.由分析可知，在30cm刻度時，有

尸彈-mg=ma（取豎直向上為正方向）

代入數(shù)據(jù)有

a=-0.5g

A正確；

B.由分析可知，在40cm刻度時，有

mg=尸彈

則40cm刻度對應(yīng)的加速度為0,B錯誤；

C.由分析可知，50cm刻度時，有

尸彈-=ma（取豎直向上為正方向）

代入數(shù)據(jù)有

a=0.5g

C錯誤；

D.設(shè)刻度對應(yīng)值為.r,結(jié)合分析可知

0.28l-X-0.2（取豎直向上為正方向）

m

經(jīng)過計算有

。=更心幺…2）或"吟<0.2）

根據(jù)以上分析，加速度〃與刻度對應(yīng)值為x成線性關(guān)系，則各刻度對應(yīng)加速度的值是均勻的，

D曾吳。

故選Ao

14.北京高能光源是我國首個第四代同步輻射光源，計劃于2025年建成。同步輻射光具有

光譜范圍宛從遠紅外到X光波段波長范圍約為10-5m~10"m對應(yīng)能量范圍約為10'eV~

105eV1光源亮度高、偏振性好等諸多特點，在基礎(chǔ)科學研究、應(yīng)用科學和工藝學等領(lǐng)域已

得到廣泛應(yīng)用。速度接近光速的電子在磁場中偏轉(zhuǎn)時，會沿圓弧軌道切線發(fā)出電磁輻射，這

個現(xiàn)象最初是在同步加速器上觀察到的，稱為“同步輻射”。以接近光速運動的單個電子能

94

量約為10eV,回旋一圈輻射的總能量約為10eVo下列說法正確的是（）

A.同步輻射的機理與氫原子發(fā)光的機理一樣

B.用同步輻射光照射氫原子，不能使氫原子電離

C.蛋白質(zhì)分子的線度約為I。/m,不能用同步輻射光得到其衍射圖樣

D.盡管向外輻射能量，但電子回旋一圈后能量不會明顯減小

【答案】D

【解析】

【分析】

【詳解】A.同步輻射是在磁場中圓周自發(fā)輻射光能的過程，氯原子發(fā)光是先吸收能量到高

能級，在回到基態(tài)時輻射光，兩者的機理不同，故A錯誤；

B.用同步輻射光照射氫原子，總能量約為104eV大于電離能13.6eV,則氫原子可以電離，

故B錯誤；

C.同步輻射光的波長范圍約為,與蛋白質(zhì)分子的線度約為10*m差不多，故

能發(fā)生明顯的衍射，故C錯誤；

D.以接近光速運動的單個電子能量約為109eV,回旋一圈輻射的總能量約為104eV,則電

子回旋一圈后能量不會明顯減小，故D正確；

故選D。

第二部分

本部分共6題，共58分。

15.物理實驗一般都涉及實驗目的、實驗原理、實驗儀器、實驗方法、實驗操作、數(shù)據(jù)分析

等。例如：

(1)實驗儀器。用

游標卡尺測某金屬

管的內(nèi)徑，示數(shù)如圖

1所示。則該金屬管

的內(nèi)徑為

mm。

3主尺4cm

IIIIIIIIlliI

|IIII|IIIIJ

0游標尺10

圖1

(2)數(shù)據(jù)分析。打點計時器在隨物體做勻變速直線運動的紙帶上打點，其中一部分如圖2

所示，員C、。為紙帶上標出的連續(xù)3個計數(shù)點，相鄰計數(shù)點之間還有4個計時點沒有標

出。打點計時器接在頻率為50Hz的交流電源上。則打C點時，紙帶運動的速度vc=

m/s(結(jié)果保留小數(shù)點后兩位X

I?C?D、

||||||||||IIIIIIIII

)25L567891011213cmi

圖2

(3)實驗原理。圖3為“探究加速度與力的關(guān)系”的實驗裝置示意圖。認為桶和砂所受的

重力等于使小車做勻加速直線運動的合力。實驗中平衡了摩擦力后，要求桶和砂的總質(zhì)量，"

比小車質(zhì)量M小得多。請分析說明這個要求的理由。()

a

0

圖3

【答案】①.31.4②.0.44③.設(shè)繩的拉力為T，小車運動的加速度為a.對桶和

M

砂，有租g-T=〃?a;對小車，有T=Ma。得7=7;—叫。小車受到細繩的拉力丁等

M1

于小車受到的合力產(chǎn)，即一M+m〃氓一]+，〃?？梢姡挥型昂蜕暗目傎|(zhì)量m比小

M

車質(zhì)量M小得多時才能認為桶和砂所受的重力〃吆等于使小車做勻加速直線運動的合力&

【解析】

【分析】

【詳解】(1)山根據(jù)游標卡尺的讀數(shù)規(guī)則有

3.1cm+4x0.1mm=31.4mm

(2)⑴每隔4個點取一個點作為計數(shù)點，故兩計數(shù)點間有5個間隔;故兩點間的時間間隔

為

T=5x0.02=0.1s

⑵勻變速直線運動中時間中點的速度等于該過程中的平均速度，則有

VC==0.44m/s

2T

(3)⑶設(shè)繩的拉力為T，小車運動的加速度為a。對桶和砂，有

mg-T=ma

對小車，有

T=Ma

得

T=乂

M+m

小車受到細繩的拉力T等于小車受到的合力F,即

F=-M-mg1

-------mg

,m

M+m1+——

M

可見，只有桶和砂的總質(zhì)量，〃比小車質(zhì)量M小得多時，才能認為桶和砂所受的重力巾8等

于使小車做勻加速直線運動的合力其

16.在“測量金屬絲的電阻率”實驗中，某同學用電流表和電壓表測量一金屬絲的電阻。

（1）該同學先用歐姆表“xl”擋粗測該金屬絲的電阻，示數(shù)如圖1所示，對應(yīng)的讀數(shù)是

Qo

（2）除電源（電動勢3.0V,內(nèi)阻不計X電壓表（量程0~3V,內(nèi)阻約3kQ\開關(guān)、導

線若干外，還提供如下實驗器材：

A.電流表（量程0~0.6A,內(nèi)阻約0.1C）

B.電流表（量程0~3.0A,內(nèi)阻約0.02Q）

C.滑動變阻器（最大阻值10Q,額定電流2A）

D.滑動變阻器（最大阻值1kC,額定電流0.5A）

為了調(diào)節(jié)方便、測量準確，實驗中電流表應(yīng)選用.滑動變阻器應(yīng)選用.（選

填實驗器材前對應(yīng)的字母）

（3）該同學測量金屬絲兩端的電壓。和通過金屬絲的電流/,得到多組數(shù)據(jù)，并在坐標圖

上標出，如圖2所示。請作出該金屬絲的U-/圖線根據(jù)圖線得出該金屬絲電阻R

=（結(jié)果保留小數(shù)點后兩位\

(4)用電流傳感器測量通過定值電阻的電流，電流隨時間變化的圖線如圖3所示。將定值

電阻替換為小燈泡，電流隨時間變化的圖線如圖4所示，請分析說明小燈泡的電流為什么隨

時間呈現(xiàn)這樣的變化。()

。(閉合開關(guān))t0電(閉合開關(guān))t

圖3圖4

【答案】①.6A③.C⑤.

5.80⑥.剛閉合開關(guān)時，燈絲溫度較低，電阻較小，電流較大；隨著燈絲溫度升高，電

阻逐漸增大,電流逐漸減?。划敓艚z發(fā)熱與散熱平衡時，溫度不變，電阻不變，電流保持不

變

【解析】

【分析】

【詳解】(1)川將選擇開關(guān)調(diào)節(jié)到“X1C”，由圖1可知，金屬絲的電阻

Hx=6xlQ=6Q

(2)⑵由題知，電源電動勢為3V,則回路中的最大電流為

E3

=——=2A=0.5A

maXryn

R'6

故電流表選A;

[3]為了調(diào)節(jié)方便、測量準確，滑動變阻器要選最大阻值小的，故選C;

⑶取(0.3A,1.75V),可得

175

R=±2￡Q=5.80C

0.3

(4)16J剛閉合開關(guān)時，燈絲溫度較低，電阻較小，電流較大；隨著燈絲溫度升高，電阻

逐漸增大，電流逐漸減小；當燈絲發(fā)熱與散熱平衡時,溫度不變，電阻不變，電流保持不變。

17.如圖所示，小物塊A、B的質(zhì)量均為m=0.10kg,B靜止在軌道水平段的末端。A以水

平速度與B碰撞，碰后兩物塊粘在一起水平拋出。拋出點距離水平地面的豎直高度為h=

2

0.45m,兩物塊落地點距離軌道末端的水平距離為s=0.30m,取重力加速度g=10m/so

求：

(1)兩物塊在空中運動的時間t;

(2)兩物塊碰前A的速度ro的大??；

(3)兩物塊碰撞過程中損失的機械能

4

B

〃/〃/〃〃〃〃〃〃〃/^777〃〃〃7/

【答案】(1)0.30s;(2)2.0m/s;(3)0.10J

【解析】

【分析】

【詳解】(1)豎直方向為自由落體運動，由

,12

"二歹

得

t-0.30s

(2)設(shè)A、B碰后速度為vr水平方向為勻速運動,由

s=vt

得

v=1.0m/s

根據(jù)動量守恒定律，由

mv0=2mv

得

%=2.0m/s

(3)兩物體碰撞過程中損失的機械能

.1,1.2

AACt=—mVg?2inv

得

AE=0.10J

18.如圖所示，M為粒子加速器；N為速度選擇器，兩平行導體板之間有方向相互垂直的勻

強電場和勻強磁場，磁場的方向垂直紙面向里，磁感應(yīng)強度為B。從S點釋放一初速度為0、

質(zhì)量為，公電荷量為q的帶正電粒子，經(jīng)M加速后恰能以速度v沿直線(圖中平行于導體

板的虛線)通過No不計重力。

(1)求粒子加速器用的加速電壓U；

(2)求速度選擇器N兩板間電場強度E的大小和方向；

(3)仍從S點釋放另一初速度為0、質(zhì)量為2嘰電荷量為q的帶正電粒子，離開N時粒子

偏離圖中虛線的距離為d,求該粒子離開N時的動能線.

U---------------------

5xXXX

S?..................

XXXX

MN

mv21

2

【答案】(1)。=一；(2)E=vB,方向垂直導體板向下；(3)Ek=^nw+qBvd

2q2

【解析】

【分析】

【詳解】(1)粒子直線加速，根據(jù)功能關(guān)系有

〃1.

qU=—mv~

解得

[/=—

2q

(2)速度選擇器中電場力與洛倫茲力平衡

Eq=qvB

得

E=vB

方向垂直導體板向下。

(3)粒子在全程電場力做正功，根據(jù)功能關(guān)系有

Ek=qU+Eqd

解得

19.類比是研究問題的常用方法。

(1)情境1：物體從靜止開始下落，除受到重力作用外，還受到一個與運動方向相反的空

氣阻力f=kv(k為常量)的作用。其速率y隨時間/的變化規(guī)律可用方程G-依=利當(①

式)描述，其中，”為物體質(zhì)量，G為其重力。求物體下落的最大速率%。

(2)情境2：如圖1所示，電源電動勢為E,線圈自感系數(shù)為L,電路中的總電阻為上閉

合開關(guān)S，發(fā)現(xiàn)電路中電流/隨時間r的變化規(guī)律與情境1中物體速率v隨時間t的變化規(guī)律

類似。類比①式，寫出電流/隨時間「變化的方程；并在圖2中定性畫出/T圖線。

I

RS/

Ef

-------1|101

圖1---------------圖2

(3)類比情境1和情境2中的能量轉(zhuǎn)化情況，完成下表。

情境1情境2

物體重力勢能的減少量

物體動能的增加量

電阻R上消耗的電能

E

R

【答案】⑴?

;(2)a.￡-/?/=L—,b.；(3)見解析

O

答圖2

【解析】

【分析】

【詳解】