北京交通大學(xué)附屬中學(xué)2023-2024學(xué)年高三下學(xué)期開學(xué)考物理試卷（Word版附解析）

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說明：本試卷共10頁，共100分?？荚嚂r長90分鐘。
第一部分（選擇題 共42分）
本部分共14題，每題3分，共42分。在每題給出的四個選項中，只有一個選項是正確的。請把正確答案填涂在答題紙上。
1. 下列說法正確的是（ ）
A. 液體中懸浮微粒的無規(guī)則運動稱為布朗運動
B. 液體分子的無規(guī)則運動稱為布朗運動
C. 物體溫度降低，其內(nèi)能一定增大
D. 物體溫度不變，其內(nèi)能一定不變
【答案】A
【解析】
【詳解】AB.布朗運動是指液體中懸浮固體小顆粒的運動，不是液體分子的運動，故選項A正確，選項B錯誤；
CD.物體的內(nèi)能與物體的體積、溫度、摩爾數(shù)等因素都有關(guān)，所以溫度降低，其內(nèi)能不一定增大；溫度不變，其內(nèi)能不一定不變。故CD錯誤；
故選A。
2. 一束光從某種介質(zhì)射入空氣，折射光路如圖所示，則（ ）
A. 該介質(zhì)的折射率約為
B. 該介質(zhì)的折射率約為1.41
C. 進(jìn)入空氣后這束光的速度變慢，波長變長
D. 進(jìn)入空氣后這束光的頻率增高，波長變短
【答案】B
【解析】
【詳解】AB．由圖可知：入射角，折射角，根據(jù)光的折射定律，該介質(zhì)的折射率為
故A錯誤，B正確；
CD．從光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)，傳播速度v變快，頻率不變，根據(jù)
可知光的波長變長，故CD錯誤。
故選B。
3. 如圖所示為光電效應(yīng)實驗中某金屬的遏止電壓與入射光的頻率的關(guān)系圖像。僅根據(jù)該圖像不能得出的是（ ）
A. 飽和光電流
B. 該金屬的逸出功
C. 普朗克常量
D. 該金屬的截止頻率
【答案】ABC
【解析】
【詳解】根據(jù)光電效應(yīng)方程可得
根據(jù)動能定理可得
聯(lián)立可得
由于不知道電子的電荷量，故根據(jù)該圖像不能得出的是：飽和光電流、該金屬的逸出功和普朗克常量；圖像中橫軸截距對應(yīng)的頻率等于該金屬的截止頻率。
故選ABC。
4. 氫原子在可見光區(qū)的4條特征譜線是玻爾理論的實驗基礎(chǔ)。如圖所示，這4條特征譜線（記作Hα、Hβ、Hγ和Hδ）分別對應(yīng)著氫原子從n=3、4、5、6能級向n=2能級的躍遷，下面4幅光譜圖中，合理的是（選項圖中長度標(biāo)尺的刻度均勻分布，刻度值從左至右增大）（ ）
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】
【詳解】光譜圖中譜線位置表示相應(yīng)光子的波長。氫原子從n=3、4、5、6能級分別向n=2能級躍遷時，發(fā)射的光子能量增大，所以光子頻率增大，光子波長減小，在標(biāo)尺上Hα、Hβ、Hγ和Hδ譜線應(yīng)從右向左排列。由于氫原子從n=3、4、5、6能級分別向n=2能級躍遷釋放光子能量的差值越來越小，所以，從右向左4條譜線排列越來越緊密，故A正確。
故選A。
5. 如圖所示，在點電荷形成的電場中有、兩點，已知點電場強度的大小為，方向垂直于連線，電勢為，點電場強度的大小為，方向與連線成角，電勢為，下列說法正確的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】
【分析】
【詳解】兩條電場線延長線交于一點，即為點電荷Q的位置，如圖所示：
根據(jù)電場線方向可知Q帶負(fù)電，設(shè)A、B兩點到Q的距離分別為rA和rB，由幾何知識得到：
根據(jù)點電荷場強公式
可得A、B兩點的電場強度關(guān)系為
EA＞EB
因為B點距離負(fù)點電荷Q遠(yuǎn)，所以
φB＞φA
故C正確，ABD錯誤。
故選C。
6. 某同學(xué)用如圖所示可拆變壓器做“探究變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系”實驗，發(fā)現(xiàn)變壓器兩個線圈的導(dǎo)線粗細(xì)不同。該同學(xué)將原線圈接在學(xué)生電源上，分別測量原、副線圈的電壓。下列說法中正確的是（ ）
A. 原線圈應(yīng)接在學(xué)生電源直流電壓輸出端
B. 只增加原線圈的匝數(shù)就可以增大原線圈的輸入電壓
C. 只增加原線圈的匝數(shù)就可以增大副線圈的輸出電壓
D. 匝數(shù)較少的線圈應(yīng)該使用較粗的導(dǎo)線
【答案】D
【解析】
【分析】
【詳解】A．原線圈應(yīng)接在學(xué)生電源交流電壓輸出端，所以A錯誤；
B．原線圈的電壓與線圈的匝數(shù)無關(guān)，所以B錯誤；
C．根據(jù)
只減小原線圈的匝數(shù)就可以增大副線圈的輸出電壓，所以C錯誤；
D．根據(jù)
匝數(shù)較少的線圈電流較大，則應(yīng)該使用較粗的導(dǎo)線，所以D正確；
故選D。
7. 手持軟繩的一端O點在豎直方向上做簡諧運動，帶動繩上的其他質(zhì)點振動形成沿繩水平傳播的簡諧波，P、Q為繩上的兩點。t=0時O點由平衡位置出發(fā)開始振動，至t1時刻恰好完成兩次全振動，繩上OQ間形成如圖所示的波形（Q點之后未畫出），則（ ）
A. t1時刻之前Q點始終靜止B. t1時刻P點運動方向向上
C. t1時刻P點剛好完成一次全振動D. t=0時O點運動方向向上
【答案】C
【解析】
【詳解】A.因為至t1時刻O點已完成兩次全振動，從圖可知，此時Q點已經(jīng)開始振動，故選項A錯誤；
B.由于運動方向是從O到Q，因此P點的運動方向向下，故選項B錯誤；
C.因為P點處在兩個振動周期的中間點，因此t1時刻P點剛好完成一次全振動，故選項C正確；
D.根據(jù)圖像可知，t=0時O點運動方向向下，故選項D錯誤。
故選C。
8. 我們可以采用不同方法“稱量”地球。例如，卡文迪許在實驗室里通過測量鉛球之間的作用力，推算出引力常量G，就可以“稱量”地球。已知引力常量G，利用下列數(shù)據(jù)可以“稱量”地球質(zhì)量的是（ ）
A. 月球繞地球做圓周運動的周期和速度
B. 月球繞地球做圓周運動的周期和月球的半徑
C. 地球繞太陽做圓周運動的周期和速度
D. 地球繞太陽做圓周運動的周期和地球與太陽的距離
【答案】A
【解析】
【詳解】A．根據(jù)月球繞地球做圓周運動的周期和速度由可求解月球到地球的距離r，根據(jù)可求解地球的質(zhì)量，選項A正確；
B．根據(jù)，則已知月球繞地球做圓周運動的周期T和月球的半徑R不能求解地球的質(zhì)量，選項B錯誤；
C．已知地球繞太陽做圓周運動的周期和速度由可求解地球到太陽的距離r，根據(jù)可求解太陽的質(zhì)量，選項C錯誤；
D．根據(jù)，已知地球繞太陽做圓周運動的周期和地球與太陽的距離，可求解太陽的質(zhì)量，選項D錯誤。
故選A。
9. 如圖（甲）所示，質(zhì)量不計的彈簧豎直固定在水平面上，t=0時刻，將一金屬小球從彈簧正上方某一高度處由靜止釋放，小球落到彈簧上壓縮彈簧到最低點，然后又被彈起離開彈簧，上升到一定高度后再下落，如此反復(fù)．通過安裝在彈簧下端的壓力傳感器，測出這一過程彈簧彈力F隨時間t變化的圖像如圖（乙）所示，則
A. 時刻小球動能最大
B. 時刻小球動能最大
C. ~這段時間內(nèi)，小球的動能先增加后減少
D. ~這段時間內(nèi)，小球增加的動能等于彈簧減少的彈性勢能
【答案】C
【解析】
【詳解】小球在接觸彈簧之前做自由落體．碰到彈簧后先做加速度不斷減小的加速運動，當(dāng)加速度為0即重力等于彈簧彈力時加速度達(dá)到最大值，而后往下做加速度不斷增大的減速運動，與彈簧接觸的整個下降過程，小球的動能和重力勢能轉(zhuǎn)化為彈簧的彈性勢能．上升過程恰好與下降過程互逆．由乙圖可知時刻開始接觸彈簧，但在剛開始接觸后的一段時間內(nèi)，重力大于彈力，小球仍做加速運動，所以此刻小球的動能不是最大，A錯誤；時刻彈力最大，小球處在最低點，動能最小，B錯誤；時刻小球往上運動恰好要離開彈簧；這段時間內(nèi)，小球的先加速后減速，動能先增加后減少，彈簧的彈性勢能轉(zhuǎn)化為小球的動能和重力勢能，C正確D錯誤．
10. 如圖所示，在水平面上有一個U形金屬框架和一條跨接其上的金屬桿ab，二者構(gòu)成閉合回路且處于靜止?fàn)顟B(tài)。在框架所在的空間內(nèi)存在勻強磁場（圖中未畫出）。下面說法正確的是（ ）
A. 若磁場方向水平向右，當(dāng)磁場增強時，桿ab受安培力向上
B. 若磁場方向豎直向下，當(dāng)磁場減弱時，桿ab受安培力向左
C. 若磁場方向豎直向上，當(dāng)磁場減弱時，桿ab受安培力向左
D. 若磁場方向豎直向上，當(dāng)磁場增強時，桿ab受安培力向左
【答案】D
【解析】
【詳解】A．若磁場方向水平向右，穿過線框的磁通量始終為零，所以當(dāng)磁場增強時，穿過線框的磁通量不發(fā)生變化，故不能產(chǎn)生感生電動勢，也就沒有感應(yīng)電流，則棒ab不受安培力，故A錯誤；
B．若磁場方向豎直向下，當(dāng)磁場減弱時，穿過線框磁通量減弱，根據(jù)楞次定律可知，感應(yīng)電流的磁場方向向下，根據(jù)右手螺旋定則可知，桿ab的電流方向由a流向b，所以根據(jù)左手定則可知，桿ab受安培力向右，故B錯誤；
C．若磁場方向豎直向上，當(dāng)磁場減弱時，根據(jù)楞次定律可知，感應(yīng)電流的磁場方向向上，根據(jù)右手螺旋定則可知，桿ab的電流方向由b流向a，所以根據(jù)左手定則可知，桿ab受安培力向右，故C錯誤；
D．若磁場方向豎直向上，當(dāng)磁場增強時，根據(jù)楞次定律可知，感應(yīng)電流的磁場方向向下，根據(jù)右手螺旋定則可知，桿ab的電流方向由a流向b，所以根據(jù)左手定則可知，桿ab受安培力向左，故D正確。
故選D。
11. 某個物理量D的變化量?D與發(fā)生這個變化所用時間?t的比值，叫做這個量D的變化率。下列說法不正確的是（ ）
A. 若D表示質(zhì)點做平拋運動的速度，則是恒定不變的
B. 若D表示質(zhì)點做勻速圓周運動的線速度，則是恒定不變的
C. 若D表示質(zhì)點的動量，則越大，質(zhì)點所受合外力就越大
D. 若D表示穿過線圈的磁通量，則越大，線圈中的感應(yīng)電動勢就越大
【答案】B
【解析】
【詳解】A．若D表示某質(zhì)點做平拋運動的速度，則表示加速度，而平拋運動加速度始終等于重力加速度，所以是恒定不變，故A正確，不符合題意；
B．若D表示某質(zhì)點做勻速圓周運動的線速度，則表示線速度的變化率，等于物體的向心加速度，而勻速圓周運動的向心加速度的方向始終指向圓心，是變化的，故B錯誤，符合題意；
C．若D表示某質(zhì)點的動量，則表示動量的變化率，即物體所受的合外力，則越大，質(zhì)點所受合外力就越大，選項C正確，不符合題意；
D．若D表示穿過某線圈的磁通量，則就表示磁通量的變化率，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)強度可知，越大，則穿過線圈的磁通量變化越快，線圈中的感應(yīng)電動勢就越大，故D正確，不符合題意。
故選B。
12. 如圖所示，圓盤在水平面內(nèi)以角速度ω繞中心軸勻速轉(zhuǎn)動，圓盤上距軸r處的P點有一質(zhì)量為m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
【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
根據(jù)動量定理得，小物體運動一圈所受摩擦力的沖量為
大小為0，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為
大小為，故D正確。
故選D。
13. 如圖1所示，某種油量計是由許多透明等厚的薄塑料片疊合而成的，每個薄片的形狀如圖 2 所示，其底部為等腰直角三角形，薄片的長度不等。把這一油量計固定在油箱內(nèi)，通過觀察窗口可以清晰看到油量計的上表面有一條明暗分界線，從而可知箱內(nèi)剩余油的多少。已知塑料的折射率為 n，當(dāng)油箱中有半箱油時，油量計的上表面（ ）
A. 左明右暗，且n ?B. 左明右暗，且n ?
C 左暗右明，且n ?D. 左暗右明，且n ?
【答案】A
【解析】
【詳解】在右側(cè)，塑料薄片插入油中，由于油的折射率大于塑料的折射率，光線在塑料和油的界面處發(fā)生折射進(jìn)入油中，人看起來是暗的；而在左側(cè)塑料的折射率又大于空氣的折射率，光線在塑料和空氣的界面處發(fā)生全反射，返回油量計的上端面并射出，故人看起來是明亮的。所以是左明右暗。
要使光線在塑料和空氣的界面處發(fā)生全反射，臨界角必須滿足
根據(jù)臨界角公式
解得
即
選項A正確，BCD錯誤。
故選A。
14. 2023年春節(jié)期間，中國科幻電影《流浪地球2》熱映．《流浪地球》系列影片設(shè)定：若干年后，太陽上的氫元素將被耗盡，太陽由“氫核聚變”階段進(jìn)入“氦核聚變”階段，并成為一顆紅巨星，地球?qū)⒈惶柾虥]、氣化．因此，人類啟動了“流浪地球”計劃．人類的自救之旅的第一階段是“剎車階段”，利用2000臺安裝在地球赤道上的“轉(zhuǎn)向式行星發(fā)動機”，通過噴射高能高壓的粒子流，推動地球停止自轉(zhuǎn)；第二階段是“逃逸階段”，利用“推進(jìn)式行星發(fā)動機”推動地球加速，增大公轉(zhuǎn)速度，逐漸脫離太陽系，開啟“流浪”之旅．
根據(jù)以上素材，結(jié)合所學(xué)，判斷下列說法正確的是（ ）
A. 不考慮其它因素，地球停止自轉(zhuǎn)的過程中，赤道上的物體所受重力逐漸減小
B. 不考慮其它因素，地球停止自轉(zhuǎn)的過程中，南北極處的物體所受重力逐漸增大
C. “轉(zhuǎn)向式行星發(fā)動機”的噴口方向應(yīng)該與自轉(zhuǎn)速度方向相反，“推進(jìn)式行星發(fā)動機”的噴口方向應(yīng)該與公轉(zhuǎn)速度方向相反
D. 聚變要克服原子核之間的庫侖斥力，因此氦核聚變比氫核聚變需要的溫度更高
【答案】D
【解析】
【詳解】AB．不考慮其它因素，地球停止自轉(zhuǎn)的過程中，赤道上的物體所受重力逐漸增大，而南北極處的物體本身不受地球自轉(zhuǎn)的影響，因此在地球停止自轉(zhuǎn)的過程南北極處物體的重力不變，故AB錯誤；
C．“轉(zhuǎn)向式行星發(fā)動機”的噴口方向應(yīng)該與自轉(zhuǎn)速度方向相同，“推進(jìn)式行星發(fā)動機”的噴口方向應(yīng)該與公轉(zhuǎn)速度方向相反，以使地球在公轉(zhuǎn)軌道實現(xiàn)躍遷，逃離太陽系，故C錯誤；
D．聚變要克服原子核之間的庫侖斥力，因此氦核聚變比氫核聚變需要的溫度更高，故D正確。
故選D
第二部分（非選擇題 共58分）
本部分共6題，共58分。請用黑色字跡簽字筆在答題卡上各題的答題區(qū)域內(nèi)作答，在試卷上作答無效。
15. 小鵬同學(xué)用如圖所示雙縫干涉實驗裝置來測量某單色光的波長。

（1）在組裝儀器時單縫和雙縫應(yīng)該相互___________放置（選填“垂直”或“平行”）。
（2）已知測量頭主尺的最小刻度是毫米，副尺上有50分度。小李同學(xué)調(diào)整手輪使測量頭的分劃板中心刻線與某亮紋中心對齊，并將該亮紋定為第1條亮紋，此時測量頭上游標(biāo)卡尺的讀數(shù)為1.16mm；接著再同方向轉(zhuǎn)動手輪，使分劃板中心刻線與第8條亮紋中心對齊，此時測量頭上游標(biāo)卡尺的示數(shù)如圖所示，則讀數(shù)為___________mm。已知雙縫間距，測得雙縫到毛玻璃屏的距離，所測光的波長___________nm（保留3位有效數(shù)字）。

（3）為減小誤差，該實驗并未直接測量相鄰亮條紋間的距離，而是先測量n個條紋的間距再求出。下列實驗采用了類似方法的有___________。
A．探究《兩個互成角度的力的合成規(guī)律》的實驗中合力的測量
B．《探究彈簧彈力與形變量關(guān)系》的實驗中彈簧的形變量的測量
C．《用單擺測重力加速度》的實驗中單擺的周期的測量
D．《用油膜法估測油酸分子的大小》的實驗中1滴油酸酒精溶液體積的測量
【答案】 ①. 平行 ②. 15.02 ③. 495 ④. CD##DC
【解析】
【詳解】（1）[1]只有保證單縫和雙縫互相平行，這樣才能在屏上出現(xiàn)明暗相間的條紋；
（2）[2]讀數(shù)為
15 mm +0.021 mm =15.02 mm
[3]由于第1條亮紋，此時測量頭上游標(biāo)卡尺的讀數(shù)1.16mm；第8條亮紋中心對齊，測量頭的讀數(shù)15.02 mm ，所以
根據(jù)
得
（3）[4]先測量n個條紋的間距再求出△x，屬于放大測量取平均值，用的是累積法；
A．《探究兩個互成角度的力的合成規(guī)律》的實驗中合力的測量，屬于等效替代法，故A錯誤；
B．《探究彈簧彈力與形變量的關(guān)系》的實驗中彈簧的形變量的測量，屬于測多次取平均值，故B錯誤；
C．《用單擺測重力加速度》的實驗中單擺的周期的測量，屬于放大測量取平均值，故C正確；
D．《用油膜法估測油酸分子的大小》的實驗中1滴油酸酒精溶液體積的測量，屬于放大測量取平均值，故D正確；
故選CD。
16. 在“測定玻璃的折射率”的實驗中，實驗小組在白紙上放好玻璃磚MNPQ，畫出玻璃磚與空氣的兩個界面aa'和bb'（如圖）。
（1）實驗小組內(nèi)的三位學(xué)生在實驗中
①第一位學(xué)生在紙上正確畫出了玻璃磚的兩個折射面aa′和bb′。因不慎碰動了玻璃磚，使它向aa′方向平移了一點（如圖1所示），以后的操作都正確無誤，并仍以aa′和bb′為折射面畫出了光路圖，這樣測出的折射率n的值將_____（選填“偏大”、“偏小”或“不變”）；
②第二位學(xué)生為了避免筆尖觸劃玻璃磚的折射面，畫出的aa′和bb′都比實際的折射面向外側(cè)平移了一些（如圖2所示）以后的操作都正確無誤，并仍以aa′和bb′為折射面畫出了光路圖，這樣測出的折射率n的值將_____（選填“偏大”、“偏小”或“不變”）；
③第三位學(xué)生的操作和所畫的光路圖都正確無誤，只是所用的玻璃磚的兩個折射面不平行（如圖3所示）。用這塊玻璃磚測出的折射率n的值將_____（選填“偏大”、“偏小”或“不變”）；
（2）另一實驗小組的甲、乙、丙、丁四位同學(xué)實驗中得到如圖所示的插針結(jié)果，由圖可知
①從圖上看，肯定把針插錯了的同學(xué)是_____；
②從圖上看，測量結(jié)果準(zhǔn)確度最高的同學(xué)是_____。
【答案】 ①. 不變 ②. 偏小 ③. 不變 ④. 甲、乙 ⑤. 丁
【解析】
【詳解】（1）[1]同學(xué)1光路圖，如圖
由圖可知
角度保持不變，所以n的值不變。
[2]同學(xué)2光路圖，如圖
由圖可知
其中變大，則n變小，即測量值偏小。
[3]同學(xué)3光路圖，如圖
由于測量操作無誤，所以測量值等于真實值，即不變。
（2）[4]根據(jù)結(jié)果畫出的光路圖如圖所示
連線可以發(fā)現(xiàn)，甲的折射光線與入射光線處于法線的一側(cè)，針插錯了。乙同學(xué)的入射光線與折射光線在同一直線上，肯定針也插錯了。
[5]丁同學(xué)插針的位置距離較大，誤差較小，所以測量結(jié)果準(zhǔn)確度更高。
17. 2022年我國舉辦了第二十四屆冬奧會，跳臺滑雪是其中最具觀賞性的項目之一。如圖所示為某滑道示意圖，長直助滑道與起跳平臺平滑連接，點是第二段傾斜雪坡（著陸坡）的起點，著陸坡與水平面的夾角。質(zhì)量的運動員沿助滑道下滑，經(jīng)過一段時間后從點沿水平方向飛出，在著陸坡上的點著陸。已知間的距離，，，取重力加速度，將運動員視為質(zhì)點，忽略空氣阻力的影響。求運動員。
（1）從點水平飛出到落在著陸坡上點所用的時間；
（2）從點水平飛出時速度的大??；
（3）從點水平飛出到落在著陸坡上點過程所受重力做功的平均功率。
【答案】（1）3.0s；（2）20m/s；（3）1.2×104W
【解析】
【詳解】（1）運動員從C點飛出做平拋運動：豎直方向為自由落體運動
由幾何關(guān)系可得
解得
（2）水平方向做勻速直線運動
由幾何關(guān)系得
解得
（3）重力做功
重力做功的平均功率
解得
.
18. 如圖所示，在垂直紙面向里的磁感應(yīng)強度大小為B的勻強磁場中，一個靜止于P點的放射性元素氡的原子核發(fā)生了一次?衰變，變?yōu)獒暎ǎ?。放射出?粒子（）和生成的新核釙（）均在與磁場方向垂直的平面內(nèi)做圓周運動。已知?粒子的質(zhì)量為m，電荷量為q。
(1)寫出發(fā)生?衰變的核反應(yīng)方程，并定性畫出新核釙（）和?粒子的運動軌跡；
(2)新核釙（）和?粒子的圓周運動均可等效成一個環(huán)形電流，求?粒子做圓周運動的周期T和環(huán)形電流大小I；
(3)磁矩是描述環(huán)形電流特征的物理量，把粒子做圓周運動形成的環(huán)形電流與圓環(huán)面積的乘積叫做粒子的回旋磁矩，用符號μ表示。設(shè)?粒子做圓周運動的速率為v，試推導(dǎo)?粒子回旋磁矩μ?的表達(dá)式，并據(jù)此比較?粒子和新核釙（）做圓周運動的回旋磁矩的大小關(guān)系。
【答案】(1)，；(2)，；(3)，
【解析】
【詳解】(1)發(fā)生?衰變的核反應(yīng)方程為
新核釙（）和?粒子的運動軌跡如答圖所示
(2)根據(jù)牛頓第二定律
解得
?粒子做圓周運動的周期
環(huán)形電流大小
(3)由題意可得
將
代入得
根據(jù)動量守恒定律可知發(fā)生?衰變生成的?粒子和新核釙（）動量大小相等，方向相反，即
根據(jù)
故
19. 類比是一種重要的科學(xué)思想方法。在物理學(xué)史上，法拉第通過類比不可壓縮流體中的流速線提出用電場線來描述電場。
（1）靜電場的分布可以用電場線來形象描述，已知靜電力常量為k。
①真空中有一電荷量為Q的正點電荷，其周圍電場的電場線分布如圖甲所示。距離點電荷r處有一點P，請根據(jù)庫侖定律和電場強度的定義，推導(dǎo)出P點場強大小E的表達(dá)式；
②如圖乙所示，若在A、B兩點放置的是電荷量分別為+q1和-q2的點電荷，已知A、B間的距離為2a，C為A、B連線的中點，求C點的電場強度的大小EC的表達(dá)式，并根據(jù)電場線的分布情況比較q1和q2的大小關(guān)系。
（2）有一足夠大的靜止水域，在水面下足夠深的地方放置一大小可以忽略的球形噴頭，其向各方向均勻噴射水流。穩(wěn)定后水在空間各處流動速度大小和方向是不同的，為了形象地描述空間中水的速度的分布，可引入水的“流速線”。水不可壓縮，該情景下水的“流速線”的形狀與圖甲中的電場線相似，箭頭方向為速度方向，“流速線”分布的疏密反映水流速的大小。
①已知噴頭單位時間噴出水的體積為Q1，寫出噴頭單獨存在時，距離噴頭為r處水流速大小v1的表達(dá)式；
②如圖丙所示，水面下的A點有一大小可以忽略的球形噴頭，當(dāng)噴頭單獨存在時可以向空間各方向均勻噴水，單位時間噴出水的體積為Q1；水面下的B點有一大小可以忽略的球形吸收器，當(dāng)吸收器單獨存在時可以均勻吸收空間各方向的水，單位時間吸收水的體積為Q2。同時開啟噴頭和吸收器，水的“流速線”的形狀與圖乙中電場線相似。若A、B間的距離為2a，C為A、B連線的中點。噴頭和吸收器對水的作用是獨立的，空間水的流速和電場的場強一樣都為矢量，遵循矢量疊加原理，類比圖乙中C處電場強度的計算方法，求圖丙中C點處水流速大小v2的表達(dá)式。
【答案】（1）①；②q1>q2；（2）①；②
【解析】
【分析】
【詳解】
（1）①在距該正點電荷r處放置試探電荷+q，其所受電場力大小為
電場強度大小E的定義為
聯(lián)立以上兩式得
②根據(jù)電場的疊加C點的電場強度的大小EC的表達(dá)式為
如圖所示，過C作A、B連線的中垂線，交某條電場線于D點，由圖可知該點場強ED斜向上方，因此
q1>q2
（2）①當(dāng)噴頭單獨存在時，噴頭向空間各方向均勻噴水，設(shè)單位時間噴頭噴出水的體積為Q，在距噴頭r處水流速度大小為v，考查極短的一段時間則
因此，在距噴頭r處的流速大小為
②噴頭在C點引起的流速為
吸收器在C點引起的流速為
當(dāng)噴頭和吸收器都存在時，類似于電場的疊加，C點處的實際流速為
20. 物理方法就是運用現(xiàn)有的物理知識找到解決物理問題的基本思路與方法。常見的物理方法有類比法、對稱法、圖像法、歸納演繹等等。
（1）場是物理學(xué)中的重要概念。仿照電場強度的定義，寫出引力場強度的定義式，在此基礎(chǔ)上，推導(dǎo)出與質(zhì)量為M的質(zhì)點相距為r的點的引力場強度，已知萬有引力常量為G。
（2）如圖，一半徑為R的圓盤上均勻分布著電荷量為Q的電荷，在垂直于圓盤且過圓心c的軸線上有a、b、d三個點，a和b、b和c、c和d間的距離均為R，在a點處有一電荷量為的固定點電荷。已知b點處的場強為零，根據(jù)對稱性可知圓盤在b點和d點的場強大小相等，方向相反。求d點處場強的大小和方向。靜電力常量為k。
（3）a.如圖為一平行板電容器，平行板之間為真空，電容器極板面積為S，極板的邊長遠(yuǎn)大于極板間距，邊緣效應(yīng)忽略不計。兩平行金屬板將空間分為I、II、III三個區(qū)域。靜電力常量為k。若電容器A、B兩板帶上了等量異號的電荷，A帶，B帶。求I、II、III三個區(qū)域的電場強度、、。
b.如圖A、B兩板質(zhì)量都為M，極板面積為S。極板的邊長遠(yuǎn)大于極板間距。求I、II、III三個區(qū)域的引力場強度、、。
【答案】（1），；（2），方向水平向右；（3）a. ，；b. ，
【解析】
【詳解】（1）電場強度是試探電荷受到的電場力與試探電荷電荷量的比值，即
由此可以推出引力場強度的定義式為
質(zhì)量為m0的物體在質(zhì)量為M的質(zhì)點相距為r處受到的萬有引力
則與質(zhì)量為m的質(zhì)點距離為r的點的引力場強度
（2）設(shè)圓盤在b點和d點的場強大小為E，根據(jù)題意b點處的場強為零
圓盤帶正電，故d點處場強的大小
方向水平向右；
（3）a.真空中無限大的帶電平面為理想化模型，其電場為勻強電場。根據(jù)勻強電場中電勢差與電場強度的關(guān)系得
EII＝
根據(jù)電容器電容的定義式和決定式
其中平行板之間為真空，得
A板在I區(qū)域電場強度方向向左，B板在I區(qū)域電場強度方向相右，同理A、B兩板在III區(qū)域電場強度也等大反向，故
b.類比法：類比于真空中無限大的帶電平面的電場，即A、B板引力場方向指向各自板，其引力場大小
EgAEgB
A、B板在II區(qū)域引力場等大反向，即
A、B板在I、III區(qū)域引力場等大同向，且