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北京市2025年普通高中学业水平等级性考试
请在各题目的答题区域内作答，超出黑色矩形边框限定区域的答案无效
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17
19
物理答题卡
姓
名
考生条形码区
准考证号
◆
此方框为缺考考生标记，由蓝考员用2B铅笔填涂。
正确填涂示例一
选择题（请用2B铅笔填涂）
品费齿齿
BBBB
BB][B]B
cccc
D可DDD
DDDD
DD DD
可可
非选择题（请用0.5毫米黑色签字笔作答】
15.(1)
(2)①
20
②
18.
(3)
16.(1)
(2)
(3)
(4)
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请在各题目的答题区域内作答，超出黑色矩形边框限定区域的答案无效C.S、P 两质点振动步调完全一致 A.从t1到t3,实验舱处于电磁弹射过程
2025年北京市普通高中学业水平等级性考试 D.经过一个周期,质点S向右运动一个波长距离 B.从t2到t3,实验舱加速度大小减小
6.如图所示,长方体物块 A、B 叠放在斜面上,B C.从t3到t5,实验舱内物体处于失重状态
, 受到一个沿斜面方向的拉力F
,两物块保持静
本试卷满分100 ,分 考试时间90分钟。 D.t4时刻 实验舱达到最高点止,B受力的个数为 ( ) 12.电 磁 流 量 计 可 以 测 量 导 电 液 体 的 流 量
第一部分 A.4 B.5 Q———单位时间内流过管道横截面的液体
C.6 D.7 体积,如图所示,内壁光滑的薄圆管由非磁
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 7.2024年6月,嫦娥六号探测器首次实现月球背 性导电材料制成,空间有垂直于管道轴线的
符合题目要求的一项。 面采样返回,如图所示,探测器在圆形轨道1上
, 匀强磁场,磁感应强度为 ,液体充满管道1.我国古代发明的一种点火器如图所示 推杆插入 B绕月球飞行,在A 点变轨后进入椭圆轨道2,B
套筒封闭空气,推杆前端粘着易燃艾绒,猛推推杆 并以速度v沿轴线方向流动,圆管壁上的 M、N 两点连线为直径,且垂为远月点,关于嫦娥六号探测器,下列说法正确
压缩筒内气体,艾绒即可点燃,在压缩过程中,筒 直于磁场方向,M、N 两点的电势差为U0,下列说法错误的是 (( )
)
的是
内气体 ( )
点电势比 点高
在轨道 上从 向 运动过程中动能逐渐减小 A.N M
A.压强变小 A. 2 A B 正比于流量
B.对外界不做功 B.在轨道2上从A 向B 运动过程中加速度逐渐变大
B.U0 Q
在轨道 上机械能与在轨道 上相等 C.在流量Q 一定时,管道半径越小, 越小C.内能保持不变 C. 2 1
U0
D.若直径 MN 与磁场方向不垂直,测得的流量Q 偏小
D.分子平均动能增大 D.利用引力常量和探测器在轨道1运行的周期,可求出月球的质量
2.下列现象属于光的衍射的是 ( ) 8.某小山坡的等高线如图,M 表示山顶,A、B 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
A.雨后天空出现彩虹 是同一等高线上两点,MA、MB 分别是沿左、 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,
B.通过一条狭缝看日光灯观察到彩色条纹 右坡面的直滑道,山顶的小球沿滑道从静止 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,
C.肥皂膜在日光照射下呈现彩色 滑下,不考虑阻力,则 ( ) 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
D.水中的气泡看上去特别明亮 A.小球沿 MA 运动的加速度比沿MB 的大 也遵守电荷守恒、能量守恒和动量守恒,下列说法正确的是 ( )
3.下列图示情况,金属圆环中不能产生感应电流的是 ( ) B.小球分别运动到A、B点时速度大小不同 A.已知氢原子的基态能量为-13.6eV,则反氢原子的基态能量也
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 为-13.6eV
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 B.一个中子可以转化为一个质子和一个正电子
9.如图所示,线圈自感系数为L,电容器电容 C.一对正负电子等速率对撞,湮灭为一个光子
为C,电源电动势为E,A1、A2 和 A3 是三 D.反氘核和反氚核的核聚变反应吸收能量
个相同的小灯泡,开始时,开关S处于断开 14.“姑苏城外寒山寺,夜半钟声到客船。”
状态,忽略线圈电阻和电源内阻,将开关S 除了夜深人静的原因,从波传播的角
闭合,下列说法正确的是 ( ) 度分析,特定的空气温度分布也可能
A.闭合瞬间,A1与A3同时亮起 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。
B.闭合后,A2亮起后亮度不变 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
C.稳定后,A1与A3亮度一样 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
稳定后,电容器的电荷量是
A.图(a)中,圆环在匀强磁场中向左平移 D. CE 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
B.图(b)中,圆环在匀强磁场中绕轴转动 10.绝缘的轻质弹簧上端固定,下端悬挂一个条形磁 法正确的是 ( )
C.图(c)中,圆环在通有恒定电流的长直导线旁向右平移 体,将磁体从弹簧原长位置由静止释放,磁体开 从
() , 始振动,由于空气阻力的影响,振动最终停止,现 A. M
点到N 点声波波长变长
D.图 d 中 圆环向条形磁体N极平移
, 点气温低于地面4.如图所示 交流发电机中的线圈ABCD 沿 将一个闭合铜线圈固定在磁铁正下方的桌面上 B.S
逆时针方向匀速转动,产生的电动势随时 (如图所示),仍将磁体从弹簧原长位置由静止释 C.忽略传播过程中空气对声波的吸收,则从 M 点到N 点声音强度
间变化的规律为e=10sin(100πt)V,下列 放,振动最终也停止,则 ( ) 不减弱
说法正确的是 ( ) A.有无线圈,磁体经过相同的时间停止运动 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
A.该交变电流的频率为100Hz B.磁体靠近线圈时,线圈有扩张趋势 NMS
B.线圈转到图示位置时,产生的电动势
C.磁体离线圈最近时,线圈受到的安培力最大为0 第二部分
C.线圈转到图示位置时,AB 边受到的安 D.有无线圈,磁体和弹簧组成的系统损失的机械
培力方向向上 能相同 本部分共6题,共58分。
D.仅线圈转速加倍,电动势的最大值变为10 2V 11.模拟失重环境的实验舱,通过电磁弹射从 15.(8分)(1)下列实验操作,正确的是 (填选项前的字母)。
5.质点S沿竖直方向做简谐运动,在绳上形 地面由静止开始加速后竖直向上射出,上 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
成的波传到质点P 时的波形如图所示,则 升到最高点后回落,再通过电磁制动使其 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
( ) 停在地面,实验舱运动过程中,受到的空气 流电压挡测电压
A.该波为纵波 阻力Ff 的大小随速率增大而增大,Ff 随 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
B.质点S开始振动时向上运动 时间t的变化如图所示(向上为正),下列说法正确的是 ( ) 针指向电阻挡零刻度处
·1·
(2)用双缝干涉实验测量光的波长的实验装置如图1所示: 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a1,减速时最大加速度大小为
a2,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
图1 图2 的作用力大小F与u 的关系满足F∝uα,并确定α的值。
①双缝应该放置在图1中 (选填“A”或“B”)处。
图
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, 3
读数为 mm。
(3)某电流表出现故障,其内部电路如图3所示,用多用电表的电阻
挡检测故障,两表笔接A、B 时表头Rg 指针不偏转,接A、C 和B、C
时表头Rg 指针都偏转。出现故障的原因是 (填选项前的
字母)。 图4 20.(12分)如图1所示,金属圆筒A 接高压电源的正极,可称为A 极,其
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 轴线上的金属线B接负极,可称为B极。
高点。在最高点该物体炸裂成A、B两部分,质量分别为2m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v0;
(2)炸裂后瞬间B的速度大小vB;
图3 (3)A、B落地点之间的距离d。
A.表头Rg 断路
B.电阻R1断路
C.电阻R2断路 (1)设A、B两极间电压为U,求在B 极附近电荷量为Q 的负电荷到
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 达A 极过程中静电力做的功W。
1所示。
(2)已知筒内距离轴线r处的电场强度大小E=k2λ,其中k为静电
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 r
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 力常量,λ为金属线B 单位长度的电荷量,如图2所示,在圆筒内横
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。 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
(1)一个电荷量为q0 的粒子的速度方向与磁场方向垂直,推导出粒 运动
,其半径为r1、r2 和r3 时的总能量分别为E1、E2 和E3。若r3
子的运动周期T 与质量m 的关系。 -r2=r2-r1,推理分析并比较(E3-E2)与(E2-E1)的大小。
(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 (3)图1实际为某种静电除尘装置的原理图,空气分子在B极附近电图1 图2
(1)按照图1安装好器材,下列实验步骤正确的操作顺序为 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
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
(填各实验步骤前的字母)。 在半径为R的圆周上转过的圆心角为θ,粒子2运动的距离为d,求:
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
a.粒子1与粒子2的速度大小之比v ∶v ; 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A.释放小车 1 2
b.粒子2的动量大小p 。 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B.接通打点计时器的电源 2 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
C.调整滑轮位置,使细线与木板平行 能用到:元电荷e=1.6×10-19C,电子质量m=9.1×10-31kg,静电
(2)实验中打出的一条纸带如图2所示,A、B、C 为依次选取的三个 力常量k=9.0×109N·m2/C2,基态氢原子轨道半径a=5.3×
计数点(相邻计数点间有4个点未画出),可以判断纸带的 10-11m和能量E0=-13.6eV)
(选填“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
v= 。 19.(10分)关于飞机的运动,研究下列问题。
(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 (1)质量为m 的飞机在水平跑道上由静止开始
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 做加速直线运动,当位移为x时速度为v。在此
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 过程中,飞机受到的平均阻力为Ff,求牵引力对
间隔为0.10s,圆盘半径R=0.10m,则这部分纸带通过打点计时器 飞机做的功W。
的加速度大小为 m/s2;打点计时器打B 点时圆盘上M 点 (2)飞机准备起飞,在跑道起点由静止开始做匀
的向心加速度大小为 m/s2。(结果均保留2位有效数字) 加速直线运动,跑道上存在这样一个位置,飞机
·2·
2025年物理(北京卷)
1.D 猛推推杆压缩筒内气体,由题意可知此时气体未来得及与外界发生热交换,因此Q=0,气体被压缩,体积减小,则外界对气体做正功,W>0,根据热力学第一定律ΔU=Q+W,此时气体内能增大,故C错误;气体内能增大,故其温度升高,又因为气体体积减小,由理想气体状态方程=C可知,气体压强增大,故A错误;气体被压缩,体积减小,则气体对外界做负功,故B错误;气体温度升高,则分子平均动能增大,故D正确。
2.B 雨后彩虹是光在雨滴中发生折射、反射和色散形成的,属于光的色散现象,故A不符合题意;通过一条狭缝看日光灯观察到彩色条纹,是光绕过狭缝边缘产生的衍射现象,故B符合题意;肥皂膜彩色条纹是光在薄膜前后表面反射后发生干涉形成的,属于薄膜干涉,故C不符合题意;水中气泡明亮是由于光从水进入气泡时发生全反射,使得更多光线进入人眼,故D不符合题意。
3.A 圆环在匀强磁场中向左平移,穿过圆环的磁通量不会发生变化,金属圆环中不能产生感应电流,故A正确;圆环在匀强磁场中绕轴转动,穿过圆环的磁通量会发生变化,金属圆环中能产生感应电流,故B错误;离通有恒定电流的长直导线越远,导线产生的磁感应强度越弱,圆环在通有恒定电流的长直导线旁向右平移,穿过圆环的磁通量会发生变化,金属圆环中能产生感应电流,故C错误;根据条形磁体的特征可知,圆环向条形磁体N极平移,穿过圆环的磁通量会发生变化,金属圆环中能产生感应电流,故D错误。
4.C 根据题意可知,该交变电流的频率f==50 Hz,故A错误;线圈转到图示位置时,磁场与线圈平面平行,磁通量最小,磁通量变化率最大,产生的感应电动势最大,故B错误;根据题意,由右手定则可知,线圈转到图示位置时,电流由B到A,由左手定则可知,AB边受到的安培力方向向上,故C正确;根据题意,由交变电流最大值公式Em=NBSω可知,仅线圈转速加倍,电动势的最大值变为原来的2倍,为20 V,故D错误。
5.B 由图可知,该波上质点的振动方向与波的传播方向垂直,因此该波为横波,故A错误;由图根据同侧法可知,质点P开始振动的方向向上,则质点S开始振动时向上运动,故B正确;由图可知,S、P两质点平衡位置的距离为λ,则两质点振动步调相反,故C错误;质点不随波传播,只能在平衡位置附近上下振动,故D错误。
6.C 根据题意,对A受力分析可知,A受重力和来自B的支持力,由于A静止,则A还受来自B沿斜面向上的静摩擦力,对B受力分析可知,B受重力、来自斜面的支持力、来自A的压力、拉力F,B还受来自A沿斜面向下的摩擦力,由于B静止,则B还应受沿斜面向上的静摩擦力,即B受6个力作用,故选C。
【思路点拨】
组合体受力分析时,先整体后隔离,只分析性质力并按一重、二弹、三摩擦的顺序,摩擦力一定要放在弹力之后判断,因为接触面无弹力则一定无摩擦力。
7.A 在轨道2上从A向B运动过程中,探测器远离月球,月球对探测器的引力做负功,根据动能定理,探测器的动能逐渐减小,故A正确;探测器受到来自月球的引力,由G=ma,解得a=G,在轨道2上从A向B运动过程中,r增大,加速度逐渐变小,故B错误;探测器在A点从轨道1变轨到轨道2,需要加速,机械能增加,所以探测器在轨道2上的机械能大于在轨道1上的机械能,故C错误;探测器在轨道1上做圆周运动,根据万有引力提供向心力,可得G=mr,解得M=,利用引力常量G和探测器在轨道1运行的周期T,还需要知道轨道1的半径r,才能求出月球的质量,故D错误。
8.D 等高线越密集,坡面越陡,根据牛顿第二定律可得小球下滑的加速度a=gsin θ(θ为坡面与水平面夹角),MB对应的等高线更密集,坡面更陡,θ更大,小球沿着MB运动时加速度比沿着MA运动时加速度大,故A错误;A、B在同一等高线,小球下落高度相同,由机械能守恒定律可知,小球运动到A、B点时速度大小相等,故B错误;等势线越密集,电场强度越大,B点等势线更密集,A点电场强度比B点小,故C错误;等势线越密集,电势变化越快,右侧等势线更密集,右侧电势比左侧降落得快,故D正确。
9.C 闭合开关瞬间,电容器C相当于通路,线圈L相当于断路,所以A1、A2在闭合瞬间亮起,A3在闭合后逐渐变亮,故A错误;闭合开关后,电容器C充电,充电完成后电容器C相当于断路,所以A2亮一下后熄灭,故B错误;稳定后,电容器C相当于断路,线圈L相当于短路,所以A1、A3串联,因此亮度一样,故C正确;稳定后,电容器C与A3并联,两端电压等于A3两端电压,由于线圈电阻和电源内阻忽略不计,且A1、A3串联,A3两端电压为E,根据Q=CU,可得电容器的电荷量Q=CE,故D错误。
10.D 有线圈时,磁体受到电磁阻尼的作用,振动会更快停止,故A错误;磁体靠近线圈时,线圈的磁通量增大,根据楞次定律,此时线圈有缩小趋势,故B错误;磁体离线圈最近时,磁体与线圈的相对速度为零,感应电动势为零,感应电流为零,线圈受到的安培力为零,故C错误;分析可知无论有无线圈,磁体静止后弹簧的伸长量相同,由于磁体和弹簧组成的系统损失的机械能为磁体减小的重力势能减去此时弹簧的弹性势能,故系统损失的机械能相同,故D正确。
11.B t1~t3间,Ff方向向下,先增大后减小,可知此时速度方向向上,先增大后减小,故实验舱先处于电磁弹射过程后做竖直上抛运动,故A错误;t2~t3间,Ff方向向下且在减小,可知此时速度方向向上,在减小,根据牛顿第二定律有mg+Ff=ma,即a=+g,故加速度大小在减小,故B正确;t3~t5间,Ff方向向上,先增大后减小,可知此时速度方向向下,先增大后减小,故实验舱先向下加速后向下减速,加速度先向下后向上,先失重后超重,故C错误;根据前面分析可知t3时刻速度方向改变,从向上运动变成向下运动,故t3时刻到达最高点,故D错误。
12.C 根据左手定则可知正离子向下偏转,负离子向上偏转,由此可知N点电势比M点高,故A正确;设管道半径为r,稳定时离子受到的洛伦兹力与电场力平衡,即q=Bqv,同时有Q=Sv=πr2v,联立解得U0=,故U0正比于流量Q,同时可知流量Q一定时,管道半径越小,U0越大,故B正确,C错误;若直径MN与磁场方向不垂直,根据U0=可知,此时式中的磁感应强度为磁感应强度B的一个分量,即此时测量代入的磁感应强度偏大,故测得的流量Q偏小,故D正确;本题选错误的,故选C。
13.A 氢原子基态能量由电子与质子决定,反氢原子由正电子和反质子构成,电荷结构相同,能级结构不变,因此反氢原子的基态能量也为-13.6 eV,故A正确;若中子衰变(β+衰变)生成质子、正电子,即nHe,不符合电荷守恒,故B错误;正负电子对撞湮灭时,总动量为零,需产生至少两个光子以保证动量守恒,因此单个光子无法满足动量守恒定律,故C错误;核聚变通常释放能量(如普通氘核聚变),反氘核聚变遵循相同规律,应释放能量而非吸收能量,故D错误。
14.D 声音的传播类比光线传播,即声音的折射率类比光线的折射率。若空气中的温度均匀,从S发出的“声线”应该向四周沿直线传播,题目中“声线”向地面传播的过程中,越来越靠近法线,即θ1>θ2,如图所示,因此越靠近地面空气对声音的折射率n越大,类比光在介质中传播的速度v=可知折射率越大,光速越小,因此声音越靠近地面,声速越小,温度越低。
从M点到N点在逐渐靠近地面,声音频率f不变,声速减小,根据v=λf可知波长变短,故A错误;声源S点在地面上方,温度高于地面,故B错误;声音在传播过程中会受到介质的阻碍,同时也在向四周分散,声音强度会减弱,故C错误;将声源移至N点,类比光路的可逆性可知发出的声波传播到S点一定沿题图中“声线”NMS,故D正确。
15.答案 (1)B (2)B 3.185(3.183~3.187均可) (3)C
解析 (1)最高点小球速度为0,由加速过程造成摆动不明显,计时不准确,摆球在最低点速度最快,因此需要在最低点开始计时,A错误;变压器原、副线圈上为交流电压,使用多用电表的交流电压挡测量,B正确;使用多用电表测电阻之前需要先进行机械调零,之后选择合适的倍率,然后将红黑表笔短接,进行欧姆调零,C错误。
(2)双缝应置于单缝后边,因此A为单缝,B为双缝;螺旋测微器读数为3 mm+18.5×0.01 mm=3.185 mm。
(3)若表头Rg断路,表笔连任意两端,电流都无法通过表头,均不会发生偏转,故A错误。若电阻R1断路,连接A、B时,电流通过表头和R2与多用电表构成闭合回路,表头应发生偏转,故B错误。若电阻R2断路,连接A、B时,电流无法通过表头和R2与多用电表构成闭合回路,表头不偏转,连接A、C和B、C均能与多用电表构成闭合回路,表头发生偏转,故C正确。
16.答案 (1)CBA (2)左端 (3) (4)2.8 1.6
解析 (1)实验步骤中,首先调整滑轮位置使细线与木板平行,确保力的方向正确;接着接通打点计时器电源,让打点计时器先工作;最后释放小车。故顺序为CBA。
(2)小车做匀加速直线运动时,速度越来越大,纸带上点间距逐渐增大。图2中纸带左端点间距小,右端点间距大,说明纸带左端与小车相连。
(3)根据匀变速直线运动中,中间时刻的瞬时速度等于该段时间内的平均速度。B点为AC中间时刻的计数点,AC间位移为x2,时间间隔为2T,则v=。
(4)由逐差法可知a==2.8 m/s2;B点是AC的中间时刻点,则有vB==0.4 m/s,此时向心加速度an==1.6 m/s2。
17.答案 (1)gt (2)2v (3)3vt
解析 (1)物体竖直上抛至最高点时速度为0,由运动学公式可知0=v0-gt,解得v0=gt。
(2)爆炸瞬间水平方向动量守恒,由题可知爆炸前总动量为0,爆炸后A速度为v,由动量守恒定律可知0=2m·v+m·vB
解得vB=-2v,与A的运动方向相反,即炸裂后瞬间B的速度大小为2v。
(3)根据竖直上抛运动的对称性可知下落时间与上升时间相等为t,则
A的水平位移xA=vt
B的水平位移xB=vBt=2vt
由(2)解析可知,水平方向上A、B运动方向相反,所以A、B落地点之间的距离d=|xA|+|xB|=vt+2vt=3vt。
18.答案 (1)T=·m (2)a.θR∶d b.
解析 (1)粒子速度方向与磁场垂直,所以该粒子做匀速圆周运动,由洛伦兹力提供向心力可知
q0vB=m
解得轨道半径R=
圆周运动的周期T=
联立,有T=·m。
(2)a.由题意知粒子1做圆周运动,线速度v1=ωR=R
粒子2做匀速直线运动,速度v2=
所以速度之比
即v1∶v2=θR∶d。
b.对粒子1,由洛伦兹力提供向心力有qv1B=m
可得m=
粒子2的动量p2=mv2
结合上述可知p2=·v2=。
19.答案 (1)mv2+Ffx (2) (3)论证过程见解析 2
解析 (1)由动能定理可知W-Ffx=mv2
可得牵引力对飞机做的功W=mv2+Ffx。
(2)加速过程,设起飞速度为vm,根据速度位移关系由运动学公式可知=2a1d
减速过程,根据速度位移关系由运动学公式可知=2a2(L-d)
联立解得d=。
(3)气流相对飞机以u的速率向后飞行,并且气流掠过机翼改变方向,假设气流密度为ρ,飞机的受力面积为S,气流方向改变后气流速度方向与水平方向夹角为θ
取极短一段时间Δt内的气流作为研究对象
则对应质量m0=ρSuΔt
设机翼给气流竖直方向的分力为F'
规定向下为正,在竖直方向上由动量定理可知F'Δt=m0(usin θ-0)
解得F'=ρSu2sin θ
由牛顿第三定律可知,气流对飞机竖直向上的作用力大小F=F'=ρSu2sin θ∝u2
故α=2。
【思路点拨】
物理中的流体或连续体问题核心在于确定研究对象,可采用微元法,设极短一段时间Δt内的流体作为研究对象。
20.答案 (1)QU (2)推理过程见解析 (E3-E2)<(E2-E1) (3)推导过程见解析 2.56×1011 N/C
解析 (1)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=qUBA=-Q·(-U)=QU。
(2)粒子在半径为r处绕轴线做匀速圆周运动,其向心力由静电力提供,由向心力公式可知
qE=m
又因为E=k
联立可得qk=m
解得粒子的动能Ek=mv2=qkλ
故在筒内任何位置粒子的动能均相同,要比较的粒子的能量差为电势能之差
由E=k,r1结合题意可知越靠近轴线电势越低,由匀强电场中U=Ed可定性判断出U32因为E3-E2=qU32,E2-E1=qU21
故(E3-E2)<(E2-E1)。
(3)电子绕核做圆周运动,库仑力提供向心力,
有k=m
电子的动能Ek=mv2
联立可得Ek=
由库仑定律可知,电子与原子核之间的库仑力
F=k
电子从基态轨道半径a处运动到无穷远处,克服库仑力做功W库=ar=
则电子在基态轨道半径a处的电势能Ep=-W库
由能量守恒可知,将基态电子电离所需的能量ΔE等于电子的动能与基态氢原子的势能之和,即ΔE=-(Ek+Ep)=
设外电场的电场强度为E,电子在电场力的作用下获得能量,当电子获得的能量等于氢原子电离所需的能量时,氢原子被电离,电子在电场力的作用下获得的能量W=ΔE=eEa
联立可得E=
代入数据解得E≈2.56×1011 N/C。
