2022年北京市朝陽區(qū)高三物理一模考試逐題解析

2022年北京市朝陽區(qū)高三一模物理考試

高三物理2022.4

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(xiàng)中，選出最符合題目

要求的一項(xiàng)。

1.一封閉容器中裝有一定質(zhì)量的理想氣體，容器壁與外界沒有熱量交換，當(dāng)氣體被壓

縮時，下列說法正確的是（）

A.氣體壓強(qiáng)增大B.氣體對外界做功C.氣體內(nèi)能不變D.氣體溫度不變

【答案】A

【解析】

根據(jù)熱力學(xué)第一定律，改變物體內(nèi)能的方式有做功和熱傳遞，即AU=W+Q。此容器

壁與外界沒有熱量交換，即Q=0；氣體被壓縮，即氣體體積p減小，外界對氣體做功，

W取正數(shù)，故氣體內(nèi)能增大，B、C錯誤。

對于一定質(zhì)量的理想氣體，內(nèi)能只與溫度有關(guān)，內(nèi)能增大故溫度升高，D錯誤。

根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程，^=nR,體積減小，溫度升高，故壓強(qiáng)增大，A正確

2.在光的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，能增大條紋間距的做法是（）

A.改用頻率更高的光波B.改用波長更長的光波

C.增大雙縫間距D.減小雙縫與光屏間距

【答案】B

雙縫干涉條紋間距方程為：△X=：九故增大條紋間距的方法有：增大雙縫到光屏的

a

距離、減小雙縫間距、改用波長更長的光波。故B正確

3.如圖所示是氫原子的能級圖。大量氫原子叢〃=4的能級向低能級躍遷，下列說法正

ao.........................0

4----------------------0.85eV

A.最多可發(fā)出6種不同頻率的光子3----------------------1.5UV

2----------------------3.40cV

B.發(fā)出的光子最大能量是13.60eV

-13.60cV

C.從n=4躍遷到n=3發(fā)出的光子頻率最高

D.這些氫原子只能吸收0.85eV的光子才能電離

【答案】A

【解析】

A選項(xiàng)：大量氫原子從九=4能級向低能級躍遷，躍遷方法分別有：4到3；3到2；2

到1；4到2；3到1；4到1。共計(jì)六種方法，故可發(fā)出六種不同頻率的光子，A正確

B選項(xiàng)：發(fā)出光子的能量等于能級差，故最大能量是12.75eV,B錯誤

C選項(xiàng)：光子能量E=能量與頻率成正比，故躍遷能級差越大，光子能量越大，

光子頻率越高，應(yīng)為從ri=4躍遷到九=1發(fā)出的光子頻率最高，C錯誤

D選項(xiàng)：吸收能量大于等于0.85eV的光子，都可以發(fā)生電離，D錯誤

4.如圖所示為某種靜電推進(jìn)裝置的原理圖，發(fā)射極與吸極接在高壓電源兩端，兩極

間產(chǎn)生強(qiáng)電場，虛線為等勢面，在強(qiáng)電場作用下，一帶電液滴從發(fā)射極加速飛向

吸極，a、6是其路徑上的兩點(diǎn)，a、6兩點(diǎn)的電場強(qiáng)度分別為紇、%,電勢分別為

心、見下列說法正確的是()離壓電源

,發(fā)射極、

A.Eu>Eh,<pa><phB.Ea<Eh,(pu>(ph

帶電液滴,/上吸極

C.Ea>Eh,(pa<(pbD.Ea<Eh,<pa<<pb

等勢面

【答案】A

【解析】a處等勢面比b處密，所以a處場強(qiáng)大于b;發(fā)射極與電源正極相連，吸機(jī)與負(fù)

極相連，所以電場方向向右，從a到匕電勢逐漸降低，故電勢a比b高。故答案選A

5.手搖式發(fā)電機(jī)的線圈在勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動時、穿過線圈的磁通量隨時間的變化

規(guī)律如圖所示。當(dāng)線圈的轉(zhuǎn)速變?yōu)樵瓉淼囊话霑r，下列說法正確的是（）

A.產(chǎn)生的交變電壓的周期變?yōu)樵瓉淼囊话氪?/p>

B.穿過線圈的磁通量的最大值變?yōu)樵瓉淼囊话氚?/p>

7

C.產(chǎn)生的交變電壓的最大值變?yōu)樵瓉淼囊话搿jT

D.產(chǎn)生的交變電壓的有效值變?yōu)樵瓉淼慕?/p>

D.產(chǎn)生的交變電壓的有效值變?yōu)樵瓉淼乃谋?/p>

【答案】C

【解析】7=2,轉(zhuǎn)速變?yōu)樵瓉淼囊话?，則角速度變?yōu)樵瓉淼囊话?，故周期變?yōu)樵瓉?/p>

0）

的2倍，A錯誤；

磁通量的最大值與轉(zhuǎn)速無關(guān)，故應(yīng)不變，B錯誤；

交變電壓最大值后巾=7iBSa,角速度變?yōu)樵瓉淼囊话?，故最大值變?yōu)樵瓉淼囊话?，C正

確；

有效值是最大值除以好，所以最大值變?yōu)樵瓉淼囊话?，有效值也是變?yōu)樵瓉淼囊话耄?/p>

故D錯誤。

6.將一個小球豎直向上拋出，假設(shè)小球在運(yùn)動過程中受到大小不變的空氣阻力作

用，經(jīng)過一段時間后小球又返回至出發(fā)點(diǎn)。關(guān)于小球從拋出到返回原位置的過

程，下列說法正確的是（）

A.小球上升過程中的加速度小于下落過程中的加速度

B.小球上升過程中克服重力做的功大于下落過程中重力做的功率

C.小球上升過程中的機(jī)械能變化大于下落過程中機(jī)械能的變化

D.小球上升過程中所受重力的平均功率大于下落過程中重力的平均功率

【答案】D

【解析】上升過程，重力和阻力都向下，所以/+7ng=mai；下降時，重力向下、阻

力向上，向下加速，所以mg—/=zna2；所以上升過程中加速度大，A錯誤；

上升與下降過程中，高度相同，所以上升過程克服重力做功與下降過程重力做功相

等，B錯誤；

機(jī)械能的變化等于阻力做功，上升和下降過程阻力大小和高度都一樣，所以克服阻力

做功一樣多，機(jī)械能損失一樣多，C錯誤；

上升下降過程重力做功相等，上升過程加速度大于下降過程，所以上升過程時間短，

故上升過程平均功率大，D正確。

7.圖1為一列簡諧橫波在t=0.10s時刻的波形圖，P是平衡位置在％=1.0m處的質(zhì)

點(diǎn)，Q是平衡位置在％=4.0m處的質(zhì)點(diǎn)；圖2為質(zhì)點(diǎn)Q的振動圖像。下列說法正確

的是（）

A.在t=0.10s時，質(zhì)點(diǎn)Q向y軸正方向運(yùn)動

B.從t=0.10s到t=0.25s,質(zhì)點(diǎn)Q通過的路程為30cm

C.從t=0.10s到t=0.25s,該波沿x軸負(fù)方向傳播了8m

D.在t=0.25s時，質(zhì)點(diǎn)P的加速度沿y軸負(fù)方向

【答案】B

【解析】質(zhì)點(diǎn)不會隨波移動，故A錯；由y-t圖知T=0.2s,振幅為10cm,Q從平衡位

置開始經(jīng)過0.75T后經(jīng)過的路程為30cm,B正確；由y-x圖知，波長為8m,所以經(jīng)過

0.75T后波應(yīng)該傳播6m,故C錯；將y-x波形圖向x軸負(fù)方向平移四分之三個波長，

P點(diǎn)處于y軸負(fù)半軸，所以加速度應(yīng)該是正的。

8.如圖所示，平行金屬板從〃水平正對放置，分別帶等量異種電荷。一帶電微粒水

平射入板間，在重力和靜電力共同作用下運(yùn)動，軌跡如圖中虛線所示，那么

()

A.若微粒帶正電荷，則/板一定帶正電----

B.微粒從/點(diǎn)運(yùn)動到也點(diǎn)動能一定增加一二…g

C.微粒從/點(diǎn)運(yùn)動到/V點(diǎn)電勢能一定增加/?......-,

D.微粒從/點(diǎn)運(yùn)動到/V點(diǎn)機(jī)械能一定增加

【答案】B

【解析】由題中圖像可知微粒向下偏轉(zhuǎn)，所以可以判斷出微粒受到的合外力是豎直向

下的，根據(jù)動能定理，合外力做正功，所以動能一定增加，故B正確；但是沒法判斷

電場力的方向，所以ACD選項(xiàng)不正確。

9.2021年4月29日，中國空間站天和核心艙發(fā)射升空，準(zhǔn)確進(jìn)入預(yù)定軌道，核心艙

繞地球飛行的軌道可視為圓軌道，軌道離地面的高度約為地球半徑的上。已知地球

16

同步衛(wèi)星的軌道離地面的高度約為地球半徑的6倍。下列說法正確的是()

A.核心能進(jìn)人軌道后所受地球的萬有引力大小約為它在地面時的藍(lán)倍

B.核心艙在軌道上飛行的速度大于地球的第一宇宙速度

C.核心艙在軌道上飛行的周期小于24h

D.后續(xù)加掛實(shí)驗(yàn)艙后，空間站由于質(zhì)量增大，軌道半徑將變小

【答案】C

【解析】由萬有引力公式分別計(jì)算核心艙在軌道上和在地球表面時的萬有引力大小，

可判斷A錯誤；第一宇宙速度是最大環(huán)繞速度，所以核心艙飛行速度不可能大于第一

宇宙速度，故B錯；根據(jù)萬有引力提供向心力，可以判斷軌道半徑r越小，周期T越

小，所以核心艙的周期小于同步衛(wèi)星的周期，即24h,故C正確；根據(jù)萬有引力等于

向心力，可知空間站的質(zhì)量m會被消掉，即軌道半徑與空間站質(zhì)量無關(guān)，所以空間站

質(zhì)量增大，軌道半徑不會變化，故D錯誤。

10.如圖所示，兩根長1m的空心鋁管豎直放置，其中乙管有一條豎

直的裂縫。某同學(xué)把一塊圓柱形的強(qiáng)磁體先后從甲、乙兩管的上n

端靜止放入管口，磁體在甲、乙兩管中運(yùn)動的時間分別為3s和‘

0.6so磁體的直徑略小于鋁管的內(nèi)徑，不計(jì)磁體與管壁的摩擦。

甲

關(guān)于磁體在甲、乙兩管中的運(yùn)動，下列說法正確的是（）

A.磁體在甲管內(nèi)下落的過程中,所受合外力的沖量可能為0

B.磁體在甲管內(nèi)下落的過程中，其克服磁場力的功小于重力勢能的減少量

C.磁體在乙管內(nèi)下落的過程中，乙管中沒有產(chǎn)生感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流

D.磁體在乙管內(nèi)下落的過程中，其重力勢能的減少量等于動能的增加量

【答案】B

【解析】靜止釋放到有速度下落，再次過程中產(chǎn)生向下加速度，故而合外力方向向下

且不為0,作用時間不為0,故沖浪一定不為0,故A錯；

在下落過程中乙為導(dǎo)體非絕緣體，故一就會產(chǎn)生一個渦旋電流，故而產(chǎn)生了感應(yīng)電動

勢和感應(yīng)電流，且存在磁場力做功，故CD錯誤;

根據(jù)功能關(guān)系克服磁場力的功等于重力勢能的減少量+動能增加量，故B正確。

11.國際拔河比賽根據(jù)每隊(duì)8名運(yùn)動員的體重分成若干重量級

別，同等級別的兩隊(duì)進(jìn)行比賽。比賽中運(yùn)動員必須穿“拔

河鞋”或沒有鞋跟等突出物的平底鞋，不能戴手套。比賽

雙方相持時，運(yùn)動員會向后傾斜身體，使地面對人的作用

力與身體共線。不計(jì)拔河繩的質(zhì)量，下列說法正確的是（）

A.獲勝隊(duì)伍對繩的拉力大于對方隊(duì)伍對繩的拉力

B.因?yàn)槔K子的拉力處處相等，所以兩隊(duì)隊(duì)員受到的地面摩擦力總是相等

C.雙方相持時，若繩子拉力增大，則地面對運(yùn)動員的作用力增大

D.雙方相持時，運(yùn)動員身體后傾，減小與地面間的夾角，是為了增加與地面間的正

壓力

【答案】c

【解析】雙方相持的前提下，豎直方向上N=mg,水平方向：f=T,明確地面的作

用力是支持力與摩擦力的合力，所以支持力不變，拉力變大，摩擦力變大，故而合力

變大（勾股定理），故而C正確，D錯誤。

繩上拉力處處相等但是非相持階段存在加速度，故而摩擦力不會恒定等于拉力，故AB

錯誤

12.如圖所示，由某種粗細(xì)均勻的總電阻為3A的金屬條制成的矩形線框abed,固定

在水平面內(nèi)且處于方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場方中。導(dǎo)體棒⑶在水平拉力作用下以

速度。勻速滑動，陽始終與數(shù)垂直，且與線框接觸良好，不計(jì)摩擦。已知導(dǎo)體棒

園接人電路的阻值為凡在尸0從靠近"處向6c滑動的過程中（）

A.園中的電流先增大后減小

B.園兩端的電壓先減小后增大/

c.圖上拉力的功率先減小后增大doVl\

D.線框消耗的電功率先減小后增大

【答案】C

【解析】A、導(dǎo)體棒由靠近ad邊向尻邊勻速滑動的過程中，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢

E=BLu,保持不變，外電路總電阻先增大后減小，由歐姆定律分析得知PQ中的電流

先減小后增大，故A錯誤；

B、PQ中電流先減小后增大，PQ兩端電壓為路端電壓，由。=5-//?,可知PQ兩端的

電壓先增大后減小。故B錯誤；

C、導(dǎo)體棒勻速運(yùn)動，PQ上外力的功率等于回路的電功率，而回路的總電阻R先增大

后減小，由P=2,分析得知，PQ上拉力的功率先減小后增大。故C正確。

D、線框作為外電路，總電阻最大值為R總=：R<R，則導(dǎo)體棒PQ上的電阻始終大于

線框的總電阻，當(dāng)導(dǎo)體棒向右運(yùn)動的過程中電路中的總電阻先增大后減小，根據(jù)閉合

電路的功率的分配關(guān)系與外電阻的關(guān)系可知，當(dāng)外電路的電阻值與電源的內(nèi)電阻相等

時外電路消耗的電功率最大，所以可得線框消耗的電功率先增大后減小。故D錯誤。

13.為了測量化工廠的污水排放量，技術(shù)人員在排污管末端安裝了流量計(jì)（流量0為

單位時間內(nèi)流過某截面流體的體積）。如圖所示，長方體絕緣管道的長、寬、高分別

為a、6、c,左、右兩端開口，所在空間有垂直于前后面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為8

的勻強(qiáng)磁場，在上、下兩個面的內(nèi)側(cè)固定有金屬板雙N,含有大量的正、負(fù)離子的污

水充滿管道，從左向右勻速流動，測得K4間電壓為上由于污水流過管道時受到阻

力f的作用，左、右兩側(cè)管口需要維持一定的壓強(qiáng)差。已知沿流速方向長度為￡、流

速為。的污水，受到的阻力/=乜丫（A為比例系數(shù)）。下列說法正確的是（）

A.污水的流量。=等

B.金屬板"的電勢低于金屬板川的電勢Q

C.電壓〃與污水中的離子濃度有關(guān)

D.左，右兩側(cè)管口的壓強(qiáng)差為潑

【答案】D

【解析】

A：已知污水在管道中的流速為v,則當(dāng)M、N建電壓為U時、有quB=qg解得〃=

白,由于流量Q=/c,故。=9，A錯誤；

DCD

B：由左手定則可知，負(fù)離子受到洛倫茲力方向豎直向下，故N板帶負(fù)電，M板帶正

電，則金屬板M的電勢一定高于金屬板N的電勢，B錯誤；

C：當(dāng)M、N兩板間的電壓為U時，離子所受電場力和洛倫茲力大小相等，即=q

解得U=電壓U與污水中離子的濃度無關(guān)，C錯誤；

C

D：由于污水中流速裂=（，污水流過該裝置時受到的阻力為/=加/，且污水勻速通

過該裝置，所以左、右兩側(cè)管口受到的壓力差等于污水流過該裝置時受到的阻力，即

^p-S=kav2,又因?yàn)镾=bc，故可解得&?=黑，D正確。

14.隱身飛機(jī)通過運(yùn)用多種隱形技術(shù)降低飛機(jī)的信息特征，使雷達(dá)難以發(fā)現(xiàn)、識別、

跟蹤和攻擊。飛機(jī)隱身途徑主要有兩種：一是改變飛機(jī)的外形和結(jié)構(gòu)，減小回

波，二是飛機(jī)表面采用能吸收雷達(dá)波的涂敷材料。雷達(dá)是利用電磁波探測目標(biāo)的

電子設(shè)備。雷達(dá)發(fā)射電磁波對目標(biāo)進(jìn)行照射并接收其回波，由此可獲得目標(biāo)至電

磁波發(fā)射點(diǎn)的距離、方位、高度等信息。常規(guī)雷達(dá)采用波長為0.01m?0.1m之間的

厘米波，隱身飛機(jī)在常規(guī)雷達(dá)反射的能量幾乎與一只麻雀反射的能量相同，因此

在常規(guī)雷達(dá)的屏幕上看不到隱身飛機(jī)的回波。而米波雷達(dá)采用波長為1m?10m之間

的米波，與隱身飛機(jī)的外形尺寸相匹配，從而發(fā)生諧振，大大增強(qiáng)了飛機(jī)回波信

號的能量，從而使飛機(jī)的隱身效果下降。下列說法正確的是（）

A.米波不能產(chǎn)生偏振現(xiàn)象

B.米波的頻率約為厘米波頻率的10倍

C.米波的傳播速度小于厘米波的傳播速度

D.常規(guī)雷達(dá)比米波雷達(dá)的分辨率更高

【答案】D

【解析】

A：米波是橫波，可以產(chǎn)生偏振現(xiàn)象，故A錯誤；

B：米波波長約為厘米波波長的100倍，故米波頻率約為厘米波頻率的七倍，B錯

誤；

C：任何波長的電磁波，起速度都等于光速，故C錯誤；

D：雷達(dá)分辨率與波長有關(guān)，常規(guī)雷達(dá)波長范圍更小，故雷達(dá)屏幕上能區(qū)分開兩個目

標(biāo)物的最小實(shí)際距離更大，分辨率更高，D正確。

第二部分

本部分共6題，共58分。

15.（9分）

為了驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，某學(xué)習(xí)小組用如圖1所示的氣墊導(dǎo)軌裝置（包括導(dǎo)

軌、氣源、光電門、滑塊、遮光條）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。在導(dǎo)軌上選擇兩個適當(dāng)?shù)奈恢萌?/p>

8安裝光電門I、H,并連接數(shù)字計(jì)時器；用刻度尺分別測量48點(diǎn)到水平桌面的

但I(xiàn)度卜2、112。

（1）用游標(biāo)卡尺測量遮光條的寬度d時，游標(biāo)卡尺的示數(shù)如圖2所示，則

d=mm。

（2）某次實(shí)驗(yàn)中，測得滑塊通過光電門I的時間5=0.026s,則滑塊通過光電門I

的瞬時速度匕=m/s（保留兩位有效數(shù)字）。

（3）將滑塊從光電門I左側(cè)某處由靜止開始釋放測出滑塊通過光電門I、n的時

間分別為&和42。在誤差允許范圍內(nèi)，若（在絕以及重

力加速度g表示），則可認(rèn)為滑塊下滑過程中機(jī)械能守恒。

（4）另一小組的同學(xué)想用如圖3所示的裝置做此

實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)前通過墊塊平衡了小車所受的阻力。該小

組同學(xué)認(rèn)為，平衡阻力后小車和砂桶系統(tǒng)的機(jī)械能是

守恒的，你是否同意？并說明理由。

【答案】

(1)5.2mm

(2)0.20m/s

常）2-2臉）2

（3）h1-h2=

9

(4)不守恒，木板的摩擦力對小車做了負(fù)功，系統(tǒng)機(jī)械能有損失

16.（9分）

某課外活動小組用銅片、鋁片和自來水制作了由多個自來水電池構(gòu)成的電池組。為

了測量電池組的電動勢E和內(nèi)阻r,他們選用數(shù)字電壓表(內(nèi)阻大于10MQ)＞電阻箱

(0-9999Q)以及開關(guān)與該電池組連接成電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

(1)請?jiān)趫D1的方框中畫出實(shí)驗(yàn)電路原理圖。

(2)按照設(shè)計(jì)的電路圖連接電路后，調(diào)節(jié)電阻箱接入電路的

阻值R,并同時記錄數(shù)字電壓表的讀數(shù)U。以《為縱軸、:橫軸

UK

建立直角坐標(biāo)系，描出數(shù)據(jù)點(diǎn)，得到圖2所示的圖線。已知圖線

在縱軸上的截距為b,斜率為k,由此可以求得電池組的電動勢

E=,內(nèi)阻r=□(用b和k表示)

(3)該小組的同學(xué)想用上面數(shù)字電壓表和電阻箱探究某光伏電池的特性。他們

通過查閱資料知道，光伏電池在特定光照條件下的伏安特性曲線如圖3所示。若光

伏電池的路端電壓為U,外電路的阻值為R,則他們得到的U-R圖像可能是圖4中

的

圖4

【答案】

(1)

(2)

(3)B

【解析】

(1)如圖

RE

(2)=U

R+r

R+r1

—?

REu

1r1

—H--------

EREu

1r11

—+——_

EERu

(3)開始時電流不變，所以U-R圖是傾斜直線，之后I變小，所以U-R斜率會減小

17.（9分）

如圖所示，把一個質(zhì)m=0.2kg的小球放在高度h=5.0m的直桿的頂端。一顆質(zhì)量zn'=

0.01kg的子彈以為=500rn/s的速度沿水平方向擊中小球，并經(jīng)球心穿過小球，小球落

地處離桿的水平距離s=20加。取重力加速度g=10m/s2,不計(jì)空氣阻力。求：

【解析】

(1)小球做平拋運(yùn)動，由h=(gt2,得t=ls

故小球空中飛行時間1s。

(2)小球做平拋運(yùn)動，s=V/,則%=20m/s

射擊過程，滿足動量守恒定律，mv0=mv+mvr,則v=lOOm/s

(3)子彈穿過小球過程中滿足能量守恒，由AE=：m，諱—Gmv2+jmv2)

得AE=1160J

18.(9分)

某種質(zhì)譜儀由離子源、加速電場、靜電分析器、磁分析器、收集器幾部分構(gòu)成，如圖

所示。加速電場的電壓為力靜電分析器中有沿半徑方向的電場，通道中心線M/V是半

徑為R的圓弧：磁分析器中分布著方向垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場，其左邊界與靜電分析

器的右邊界平行。由離子源發(fā)出一個質(zhì)m電荷量為q的正離子(初速度為零，重力不

計(jì))，經(jīng)加速電場加速后進(jìn)入靜電分析器，沿中心線M/V做勻速圓周運(yùn)動，而后由P點(diǎn)

垂直于磁分析器的左邊界進(jìn)入磁分析器中，經(jīng)過四分之一南乳

圓周Q從點(diǎn)射出，并進(jìn)入收集器。已知Q點(diǎn)與磁分析器\

左邊界的距離萬d。求：麗網(wǎng)工二…

畫4離子源」

(1)離子離開加速電場時的速度V的大??；

(2)靜電分析器中/W/V處電場強(qiáng)度E的大小：

(3)磁分析器中磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度8的大小和方向。

【答案】

⑴v=

7陛m

⑵E.

(3)B=]削，方向垂直紙面向外

Zq

【解析】

(1)設(shè)粒子進(jìn)入靜電分析器時的速度為V],離子在加速電場中加速過程由動能定理得:

qU=-mv2,解得v=

27m

(2)離子在靜電分析器中做勻速圓周運(yùn)動

根據(jù)牛頓第二定律有：Eq=m?，解得：E=^

(3)離子在磁分析器中做圓周運(yùn)動

“2

根據(jù)牛頓第二定律有：qvB=m?

由題意可知，圓周運(yùn)動的軌道半徑為：r=d

解得:

B=3㈣q

由左手定則判斷得，磁場方向垂直紙面向外。

19.（10分）類比是研究問題的常用方法。

（1）情境L如圖1所示，彈簧振子的平衡位置為。點(diǎn)，在8、C兩點(diǎn)之間做簡諧運(yùn)

動，小球相對平衡位置的位移x隨時間t的變化規(guī)律可用方程x=值壓1描述，其

中Xm為小球相對平衡位置。時的最大位移，m為小球的質(zhì)量，k為彈簧的勁度系數(shù)。

請?jiān)趫D2中畫出彈簧的彈力F隨位移x變化的示意圖，并借助F-x圖像證明彈簧的彈性

勢能區(qū)2。

_______〈

COBx---------萬--------"卜cS"白

1_in

圖1圖2圖3

（2）情境2：如圖3所示，把線圈、電容器、電源和單刀雙擲開關(guān)連成電路。先把開

關(guān)置于電源一側(cè)，為電容器充電，稍后再把開關(guān)置于線一側(cè)，組成（振蕩電路，同時

發(fā)現(xiàn)電容器極板上電荷量q隨時間：的變化規(guī)律與情境1中小球位移x隨時間t的變

化規(guī)律類似。已知電源的電動勢為E,電容器的電容為C,線圈的自感系數(shù)為L。

2

a.類比情境1,證明電容器的電場能/=全；

b.類比情境1和情境2,完成下表。

情境1情境2

小球的位移X=/cos

線圈的磁場能4=1/

（/為線圈中電流的瞬時值）

【解析】

(1)

證明：由F-x圖像面積可得為彈簧彈力做功，由0-B運(yùn)動過程中，

119

“岸=~2kx'x=~2kX

1\

2

=~^Ep^=Ep0-EpB=--kx\

...」o

?Epo—0,EpB—2^x