2023年北京房山区高三上学期期末物理试题及答案.docx

2023北京房山高三（上）期末物理第一部分（选择题共 42 分）一、单项选择题（本部分共 14 小题，在每小题列出的四个选项中只有一个是符合题意的。每小题 3 分，共 42 分）1. 2020 年 12 月 4 日，新一代“人造太阳”装置中国环流器二号 M 装置（HL2M）在成都建成并首次实现利用核聚变放电。下列是核聚变反应的是（）21H +31H 42He +10n23892U 23490Th +42HeA.C.B.235 U + 1n 144 Ba + 89 Kr + 301n147N +42He 178O +11HD.92056362. 如图所示为一束红光经过狭缝装置得到的图样，下列说法正确的是（）A. 图为干涉图样B. 图为衍射图样C. 只减小狭缝宽度，中央亮纹宽度会变窄D. 当狭缝宽度调到很窄时，中央亮条纹亮度升高3. 下列说法正确的是（）A. 外界对气体做功，气体内能可能减少B. 悬浮在液体中的固体颗粒越大，布朗运动越明显C. 一定质量的理想气体，压强变小时，分子间的平均距离一定变大D. 分子间存在着分子力，当分子间距离增大时，分子力一定做负功4. 一列沿 x 轴正方向传播的简谐横波，传播速度 v=10m/s，t=0 时位于坐标原点的质点从平衡位置沿 y 轴正方向运动，则在 t=1.0s 时的波形，可能是（）A.B.D.C.5. 如图甲所示，为一小型交流发电机示意图。为了便于观察，图甲中只画出其中的一匝线圈。线圈匀速转动时与外电路 R10 的电阻构成闭合回路。从图甲所示位置开始计时，通过电阻 R 的交变电流如图乙所第1页/共17页 示，则下列判断正确的是（）A. 电阻 R 消耗的热功率为 4kWB. t0.01s 时，线圈平面与磁场方向平行C. 图甲所示时刻，穿过线圈 磁通量变化最快D. 该发电机产生的交变电流的频率为 100Hz6. 我国航天员在“天宫课堂”演示喝再生水的过程中，我们看到水滴呈球形漂浮在空间站内，处于完全失重状态。下列在地面上运动的物体也处于完全失重状态的是（A. 沿水平方向加速的汽车）B. 沿竖直方向加速上升的电梯中的货物C. 沿斜向右上方抛出的实心球D. 沿竖直方向减速下降的电梯中的货物q7. 比荷（ ）相等的带电粒子 M 和 N，以不同的速率经过小孔 S 垂直进入匀强磁场，磁感应强度为 B，运m行的半圆轨迹如图中虚线所示，下列说法正确的是（）A. N 带负电，M 带正电B. N 的速率大于 M 的速率C. N 的运行时间等于 M 的运行时间D. N 受到的洛伦兹力一定等于 M 受到的洛伦兹力8. “中国天眼”（FAST）设施已发现脉冲星数量超过 240 颗。脉冲星是快速自转的中子星，每自转一周，就向外发射一次电磁脉冲信号，因此而得名。若观测到某中子星发射电磁脉冲信号的周期为 T。已知该中子星的半径为 R，引力常量为 G。则根据上述条件可以求出（A. 该中子星的质量）B. 该中子星的第一宇宙速度C. 该中子星表面的重力加速度D. 该中子星赤道上的物体随中子星自转的向心加速度9. 如图甲所示，探测线圈与冲击电流计串联后可用来测定磁场的磁感应强度。若将线圈放在被测磁场中，第2页/共17页 线圈平面与磁场方向垂直，磁场方向垂直纸面向里，磁场的磁感应强度 B 随时间变化的规律如图乙所示。下列说法正确的是（）A. t1 时刻感应电动势为零tB.C.D.时间内 a 点电势高于 b 点电势100时间内冲击电流计中电流大小保持不变时间内线圈中感应电流的方向始终为逆时针方向10. 在一次科学晚会上，一位老师表演了一个“魔术”，如图所示，一个没有底的空塑料瓶上固定着一根铁锯条和一块易拉罐（金属）片，把它们分别跟静电起电机的两极相连。在塑料瓶里放一盘点燃的蚊香，很快就看见透明塑料瓶里充满烟雾。当摇动起电机时，烟尘快速吸附在金属片上，塑料瓶变得清澈透明。则关于该“魔术”下列说法正确的是（）A. 金属片与锯条间的电场为匀强电场B. 烟尘被吸附的过程中电势能增加C. 该“魔术”在湿度大 环境下更容易成功D. 若将金属片的面积增大，该“魔术”的现象会更明显11. 如图所示，将质量相同的三个物体从水平地面上的 A 点以同一速率沿不同方向抛出，运动轨迹分别为图中的 1、2、3 所示。若忽略空气阻力，三个物体从抛出到落地过程中，下列说法正确的是（）A. 轨迹为 1 的物体在空中飞行时间最短B. 轨迹为 2 的物体所受重力的冲量最大第3页/共17页 C. 轨迹为 3 的物体运动到最高点的速度为零D. 三个物体在任意单位时间内的速度变化量一定相同12. 利用电流表和电压表测一节干电池的电动势和内电阻的实验中，电路图如图所示，则下列说法正确的是（）A. 闭合开关前，滑动变阻器的滑片应放在 a 端B. 该实验系统误差的产生原因是电流表分压C. 闭合开关后，电压表有示数，电流表示数为零的原因可能是滑动变阻器发生断路D. 应选用一节新的干电池作为被测电源，电池的电动势比较大易测量13. 为了节能和环保，一些公共场所用光敏电阻制作光控开关来控制照明系统。光敏电阻 阻值随着光的强弱而变化。物理学中用照度描述光的强弱，光越强照度越大，照度的单位为 lx。某光敏电阻在不同照度下的R1R2阻值如下表。控制电路原理如图所示，电路中的电阻和，其中一个是定值电阻，另一个是光敏电阻，已知直流电源电动势 E 为 3V，内阻不计，当控制开关两端电压U ³ 2V 时，控制开关自动启动照明系统。则下列说法正确的是（）08照度/lx0.20.4400.6281.0201.218电阻/k7523A. R1为定值电阻， 为光敏电阻R2B. 通过表中数据分析可得，照度与光敏电阻阻值成反比C. 照度越大，该电路控制开关两端的电压越大D. 若将 20k 的定值电阻接入电路，则当照度降至 0.4lx 时启动照明系统14. 超级电容器是电容 C 达到上千法拉甚至上万法拉的大容量的电容器，具有功率大、充电速度快、循环寿命长等特点。现采用如图所示的电路对某个超级电容器充电，充电器具有控制输出电压和输出电流的功能。充电过程为两个阶段；第一阶段是恒流充电（即充电器输出的电流不变），当充电器检测到超级电容器电压第4页/共17页 达到某一定值后，进入第二阶段进行恒压充电（即充电器输出的电压不变），直到完成充电。若电阻 R 的阻值恒定，关于充电过程，下列说法正确的是（）A. 恒流充电时，充电器的输出功率逐渐减小B. 恒流充电时，超级电容器两端电压随时间均匀增大C. 恒压充电时，电阻 R 两端的电压保持不变D. 恒压充电时，充电器的输出功率逐渐增大第二部分（非选择题共 58 分）二、实验题（共 2 小题，18 分）15. 某实验小组要测量某金属丝的电阻率。R（1）用欧姆表测量金属丝电阻 的阻值，选用欧姆表“×1”挡进行粗测，正确操作后，表盘指针如图所示，x可知该电阻的测量值约为_。（2）若利用电路测量该电阻阻值，可选用的实验器材有：RR1电流表 A（00.6A，内阻约为 0.5）；电压表 V（03V，内阻约为 5k）；待测电阻 ；滑动变阻器xR（“020）；滑动变阻器 （02k）；干电池 2 节；开关一个；导线若干。在所给电路中，应选用_2R1选填“图甲”或“图乙”）作为测量电路；为了便于调节，滑动变阻器应选用_（选填“ ”或R”）。2第5页/共17页 （3）该实验过程中，闭合开关后要求立即读数，避免金属丝温度升高，这样做的原因是_。16. 用如图所示装置研究平抛运动。将白纸和复写纸对齐重叠并固定在竖直的硬板上。钢球沿斜槽轨道 PQ滑下后从 Q 点飞出，落在水平挡板 MN 上。由于挡板靠近硬板一侧较低，钢球落在挡板上时，钢球侧面会在白纸上挤压出一个痕迹点。移动挡板，重新释放钢球，如此重复，白纸上将留下一系列痕迹点。（1）实验时下列条件必须满足的有_。A斜槽轨道光滑 B.斜槽轨道末端水平2）实验时每次必须将钢球从斜槽轨道同一位置无初速度释放，目的是_。3）居家学习期间，某同学在水平桌面上用硬练习本做成一个斜面，使钢球从斜面某一位置滚下，如图所C.挡板高度等间距变化（示，钢球沿水平桌面飞出。已知当地重力加速度为 g，该同学计划只用一把刻度尺测量钢球离开水平桌面时速度的大小，请写出测量原理及步骤_。三、计算题（共 4 小题，40 分）17. 如图所示，足够长的平行光滑金属导轨水平放置，宽度 L=0.4m，一端连接 R=4 的电阻。导轨所在空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度 B=1T。导体棒 MN 放在导轨上，其长度恰好等于导轨间距，与导轨接触良好。导轨和导体棒的电阻均可忽略不计，在平行于导轨的拉力 F 作用下，导体棒沿导轨向右匀速运动，速度 v=5m/s。求：（1）感应电动势 E 大小；2）拉力 F 大小；3）若将 MN 换为电阻 r=1 的导体棒，其他条件不变，求导体棒两端的电压 U。第6页/共17页 18. 某款儿童滑梯如图所示，其滑面可视为与水平地面夹角为q的平直斜面，且与水平面平滑连接，滑面顶端 A 距离地面高度为 h。一质量为 m 的儿童从 A 点由静止开始下滑，滑到 C 点停下。已知儿童与滑面、水m平面间的动摩擦因数均为 ，C 点到 O 点的距离为 x，儿童可视为质点，已知重力加速度为 g。（1）求儿童从 A 到 B 滑下所受摩擦力 f 的大小；2）求儿童从 A 到 C 运动过程中，重力对其做的功 W；3）论证 OC 间距离 x 与滑面倾角q 的大小无关。19. 类比法是研究物理问题的常用方法。1）如图所示为一个电荷量为Q 的点电荷形成的电场，静电力常量为 k，有一电荷量为 q 的试探电荷放入场中，与场源电荷相距为 r。根据电场强度的定义式，求 q 处的电场强度 E 的大小。2）场是物理学中重要的概念，除了电场和磁场外，还有引力场，物体之间的万有引力就是通过引力场发（生作用的。忽略地球自转影响，地球表面附近的引力场也叫重力场。已知地球质量为 M，半径为 R，引力常量为 G。请类比电场强度的定义方法，定义距离地球球心为 r（r>R）处的引力场强度，并说明两种场的共同点。（3）微观世界的运动和宏观运动往往遵循相同的规律，根据玻尔的氢原子模型，电子的运动可以看成是经典力学描述下的轨道运动。原子中的电子在库仑引力作用下，绕静止的原子核做匀速圆周运动。这与天体间运动规律相同，天体运动轨道能量为动能和势能之和。已知氢原子核中质子带量为 e，核外电子质量为 m，带电量为e，电子绕核轨道半径为 r，静电力常量为 k。若规定离核无限远处的电势能为零，轨道半径为 rke2处的电势能为 Ep=，求电子绕原子核运动的轨道能量，分析并说明电子向距离原子核远的高轨道跃r迁时其能量变化情况。20. 研究原子核内部的情况时，常用到各种各样的粒子加速器。图甲为粒子直线加速装置的示意图，它由多个横截面积相同的金属圆筒依次排列组成，其轴线在同一直线上，序号为奇数的圆筒与序号为偶数的圆筒分别和交变电源的两极相连，交变电源两极间的电势差的变化规律如图乙所示。在 t0 时，奇数圆筒相对偶数圆筒的电势差为正值。此时和偶数圆筒相连的金属圆板（序号为 0）的中央有一电子，在圆板和圆筒 1 之间的电场中由静止开始加速，沿中心轴线进入圆筒 1。为使电子在圆筒之间的间隙都能被加速，圆第7页/共17页 筒长度的设计必须遵照一定的规律。若电子的质量为 m，电荷量为e，交变电源的电压为 U，周期为 T，两圆筒间隙的电场可视为匀强电场，圆筒内场强均为 0。不计电子的重力和相对论效应。v（1）求电子进入圆筒 1 时的速度 ，并分析电子从圆板出发到离开圆筒 2 这个过程的运动；1（2）若忽略电子通过圆筒间隙的时间，通过计算说明金属圆筒的长度设计遵循的规律；3）若保持每个金属圆筒的长度不变，改变交变电源电压的变化规律，仍可保证电子每次经过圆筒间隙都能被加速。请在图丙中定性画出交变电源两极间电势差的变化规律。第8页/共17页 参考答案第一部分（选择题共 42 分）一、单项选择题（本部分共 14 小题，在每小题列出的四个选项中只有一个是符合题意的。每小题 3 分，共 42 分）1.【答案】A【解析】21H +31H 42He +10n详解】A属于核聚变。故 A 正确；29382U 23490Th +42HeBC属于 衰变。故 B 错误；2935 U + 1n 144 Ba + 89 Kr + 301n属于重核的裂变。故 C 错误；20561736D14N +42He 8O +11H属于原子核的人工转变。故 D 错误。7故选 A。. 【答案】B2【解析】详解】AB该图样中间亮条纹较宽，两侧亮条纹较窄，是衍射图样，A 错误，B 正确；C只减小狭缝宽度，衍射现象更明显，中央亮纹宽度会变宽，C 错误；D当狭缝宽度调到很窄时，能穿过的光线很少，能量很少，故中央亮条纹亮度降低，D 错误。故选 B。3. 【答案】A【解析】详解】A据热力学第一定律可知，外界对气体做功的同时，若气体放出较多热量，气体内能可能减少，A 正确；B悬浮在液体中的固体颗粒越小，受到液体分子撞击的不平衡性越明显，布朗运动越明显，B 错误；C一定质量的理想气体，压强变小时体积不一定变大，故分子间的平均距离不一定变大，C 错误；D当分子间距大于1010 m 时，分子力表现为引力，当分子间距离增大时，分子力一定做负功，D 错误。故选 A。4. 【答案】B【解析】详解】CD根据图像可知波长l= 4m则周期为由于l4T =s = 0.4sv10第9页/共17页 Tt =1.0s = 2T +2由于 t=0 时位于坐标原点 质点从平衡位置沿 y 轴正方向运动，可知，1.0s 时该质点再次处于平衡位置，且沿 y 轴负方向运动，CD 错误；AB结合上述，1.0s 时该坐标原点处的质点处于平衡位置，且沿 y 轴负方向运动，由于波沿 x 轴正方向传播，根据同侧法，可知 1.0s 时的波形，A 错误，B 正确。故选 B。5. 【答案】A【解析】详解】A交流电流的有效值为 I=20A，则电阻 R 消耗的热功率为P=I2R=4kW选项A 正确；Bt0.01s 时，线圈中感应电流为零，则线圈平面与磁场方向垂直，选项 B 错误；C图甲所示时刻，穿过线圈的磁通量最大，但磁通量的变化率为零，变化最慢，选项 C 错误；D该发电机产生的交变电流的周期为 T=0.02s，则频率为 50Hz，选项D 错误。故选 A。6. 【答案】C【解析】详解】当物体只受重力作用，即物体的加速度大小为 g，方向竖直向下时，物体处于完全失重状态。A沿水平方向加速 汽车，其加速度在水平方向，并未处于完全失重状态，A 错误；B沿竖直方向加速上升的电梯中的货物，具有向上的加速度，处于超重状态，B 错误；C沿斜向右上方抛出的实心球，只受重力作用，处于完全失重状态，C 正确；D沿竖直方向减速下降的电梯中的货物，具有向上的加速度，处于超重状态，D 错误。故选 C。7. 【答案】C【解析】详解】A根据左手定则，N 粒子带正电，M 粒子带负电，故 A 错误；B带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力有mv2qvB =r可推知vr =æèq öBç÷m ø由于两粒子的比荷相等，可知，粒子做圆周运动的半径与粒子速度成正比，根据图片可知，M 粒子做圆周运动的半径比 N 粒子做圆周运动的半径大，故 M 粒子的速率比 N 粒子的速率大，故 B 错误；第10页/共17页 C根据匀速圆周运动速度与周期的关系2prT =T =v可推知2pmqB由于两粒子的比荷相等，故两粒子做圆周运动的周期相同，图片可知，两粒子在磁场中做圆周运动的圆心角相同，故两粒子在磁场中运动的时间相等，故 C 正确；D粒子在磁场中受洛伦兹力的大小为F = qvB在同一磁场，B 相同，根据以上的分析可知 M 粒子的速率比 N 粒子的速率大，但是，题设只已知比荷相等，并不知道两粒子电荷量的大小关系，故不能确定两粒子所受洛伦兹力的大小关系，故 D 错误。故选 C。8. 【答案】D【解析】详解】A如果知道绕中子星做圆周运动的卫星的周期与轨道半径，可以求出中子星的质量，而根据题意仅知道中子星的自转周期 T、中子星的半径 R 与万有引力常量 G，无法求出中子星质量，故 A 错误；B根据万有引力提供向心力，则有Mmv2G=mR2R解得GMRv =因无法求出中子星的质量，则无法求出该中子星的第一宇宙速度，故 B 错误；C在中子星表面，根据万有引力等于重力，则有MmG=mgR2解得GMg =R2因无法求出中子星的质量，则无法求出该中子星表面的重力加速度，故 C 错误；D由题意，可得该中子星赤道上的物体随中子星自转的向心加速度为a = Rw2 = R(2p)2T故 D 正确。故选 D。第11页/共17页 9. 【答案】A【解析】详解】A 时刻t1B-t图像的斜率为零，此时磁通量的变化率为零，则感应电动势为零，选项 A 正确；Bt时间内穿过线圈的磁通量向里减小，根据楞次定律可知，感应电流为顺时针方向，即 a 点电势1低于 b 点电势，选项 B 错误；C 0时间内 B-t 图像的斜率先减小后变大，则感应电动势先减小后变大，即冲击电流计中电流大小先减小后变大，选项 C 错误；D 0时间内穿过线圈的磁通量先向里增大后向里减小，根据楞次定律可知，在 t1 时刻线圈中感应电流的方向发生改变，选项 D 错误。故选 A。10. 【答案】D【解析】详解】A尖端附近的电场线密集，所以在锯条附近的电场强度大于金属片附近的电场；且根据俯视图可以看出料瓶内存在的是辐条形的电场，不是匀强电场，故 A 错误；C空气干燥时，起电机产生的电压更高，魔术更容易成功，故 C 错误；D锯条和金属片之间存在强电场，它使空气电离而产生阴离子和阳离子，负离子在电场力的作用下，向正极移动时，碰到烟尘微粒使它带负电，带电烟尘在电场力的作用下，向正极移动，烟尘最终被吸附到金属片上，若将金属片的面积增大，该“魔术”的现象会更明显，故 D 正确；B烟尘被吸附的过程中电场力做正功，电势能减小，故 B 错误。故选 D。11. 【答案】D【解析】详解】AB根据斜上抛运动的对称性，可知物体从最高点运动为平抛运动，由1h = gt22斜抛的总时间为联立可得t总 = 2t2ht总 = 2gh > h > h因，则可得轨迹为 1 的物体在空中飞行时间最长，由重力的冲量为123IG = mgt则轨迹为 1 的物体所受重力的冲量最大，故 AB 错误；C物体做斜上抛运动，在最高点时竖直方向速度为零，当水平方向速度不为零，故三个物体运动到最高第12页/共17页 点的速度均不为零，故 C 错误；D三个物体均做斜上抛运动，由Dv=g×Dt可知，三个物体在任意单位时间内的速度变化量一定相同，故 D 正确。故选 D。12. 【答案】C【解析】详解】A闭合开关前，为了保护电路，滑动变阻器需滑到最大阻值处，故滑到左端，即 b 端，故 A 错误；B电路中电流表外接，由于电压表不是理想电压表，故电压表存在分流作用，使电流表示数偏小，故 B错误；C闭合开关后，电压表有示数，电流表示数为零，则没有电流流过电流表，故出现断路现象，可能是滑动变阻器发生断路或电流表发生断路，故 C 正确；D新的干电池电阻很小，路端电压变化不明显，误差较大，故 D 错误。故选 C。13. 【答案】D【解析】【详解】A根据题上的控制电路原理，照度越小，R1的电阻需要越大，R两端的电压才越大，达到时，2V1R1RR和并联的控制开关启动照明系统。结合光敏电阻在不同照度下的阻值表可得， 为光敏电阻，所以12为定值电阻，故 A 错；B通过表中数据分析可得，照度与光敏电阻阻值的乘积不为定值，所以照度与光敏电阻阻值不成反比，故B 错误；C根据题上的控制电路原理，照度越小，控制开关两端的电压越大，达到 2V 时，启动照明系统，故 C 错误；RR1D将 20k 的定值电阻 接入电路时，当照度降至 0.4lx，此时光敏电阻 的阻值为 40k，电源电动势为23V，根据串联电路分压关系式可得，光敏电阻 R1两端的电压40U =´3=2V40 + 20RD因此和 并联的控制开关两端的电压也为 2V，达到启动电压，启动照明系统，故 正确。1故选 D。4. 【答案】B1【解析】QUIt详解】AB恒流充电时，根据 P=UI 和电容定义C =分析可知，充电器的输出功率逐渐增大，U第13页/共17页 电容不变超级电容器两端电压随时间均匀增加，故 A 错误，B 正确；CD恒压充电时，随充电过程，电容器上电荷增多电压增大，使电容器极板和充电器间电势差变小，故充电越来越慢即充电电流越来越小，根据 P=UI 和 UR=IR 分析可知，电阻 R 两端的电压逐渐减小，充电器的输出功率逐渐减小，故 CD 错误。故选 B。第二部分（非选择题共 58 分）二、实验题（共 2 小题，18 分）. R1. 金属丝温度升高，金属丝的电阻率会增大15. 【答案】. 8. 图甲【解析】详解】（1）1 该电阻的测量值约为8´1=8（2）2 因电流表内阻约为 0.5，图乙接法电压表测得电压误差较大。电压表内阻约为 5k，图甲接法电流表测得电流误差较小，故选图甲。3 由于滑动变阻器要选择限流电路，所以滑动变阻器选择与待测电阻阻值相当的且容易调节的变阻器，所R1以选择。（3）4 该实验过程中，闭合开关后要求立即读数，避免金属丝温度升高，这样做的原因是金属丝温度升高，金属丝的电阻率会增大。6. 【答案】 . B . 见解析1. 见解析【解析】详解】（1）1A斜槽轨道没有必要光滑，因为小球每次滚动时的摩擦力都相同，A 错误；B为了让小球做平抛运动，斜槽轨道末段必须水平，B 正确；C挡板高度可以等间距变化，也可以不等间距变化，C 错误；故选 B。（2）2每次从斜槽上相同的位置无初速度释放钢球，以保证小球做平抛运动的初速度相等。3）3钢球沿桌面飞出后做平抛运动，测得钢球落在水平地面上的位置距离桌边缘水平距离 x，桌面距水平地面高度为 h，小钢球平抛过程中水平位移x=v0t竖直位移1h gt22联立得小球从桌面飞出时 速度大小第14页/共17页 xgv x0t2h三、计算题（共 4 小题，40 分）17. 【答案】（1）2V；（2）0.2N；（3）1.6V【解析】详解】（1）感应电动势 E 的大小为E = BLv = 2V（2）感应电流大小为EI1 = = 0.5AR根据平衡条件得F = BI1L = 0.2N（3）感应电流大小为ER + rI2 =0.4A导体棒两端的电压 UU = I2R =1.6Vmmg cosq；（2）mgh；（3）见解析18. 【答案】（1）【解析】详解】（1）对儿童进行受力分析有f = mN1N1 = mg cosq解得f = mmg cosqW = mgh（2）儿童从 A 到 C 运动过程中，重力对其做的功3）在水平面上，对儿童进行受力分析有f ' = mN2N2 = mg解得f ' = mmg全过程，根据动能定理有hsinqæèh ötanq øW ff'x=0ç÷第15页/共17页 解得hmx =即 OC 间距离 x 与滑面倾角q 的大小无关。kQGMke2，两种场的共同点见解析；（3），电子向距离原子核远的高轨道跃19. 【答案】（1）；（2）r2r22r迁时 r 增大，动能减小，电势能增加，电子绕原子核运动的轨道能量 E 增加【解析】详解】（1）q 处的电场强度 E 的大小QqkFqkQr2E=qr2（2）类比电场强度的定义方法，定义距离地球球心为 r（r>R）处的引力场强度MmGFGMr2a=mmr2两种场的共同点：都是一种看不见的特殊物质，场强都是既有大小又有方向的矢量，两种场力做功都与路径无关，可以引入“势”的概念，力做功的过程，都伴随着一种势能的变化，都可以借助电场线（引力场线）、等势面（等高线）来形象描述场。（3）根据e×ev2k=mr2r则动能1ke2E = mv2=k22r电子绕原子核运动的轨道能量ke2 ke2ke2E=E +E = kp2rr2r电子向距离原子核远的高轨道跃迁时 r 增大，动能减小，电势能增加，电子绕原子核运动的轨道能量 E 增加。2Ue=20. 【答案】（1） v1；见解析；（2）见解析；（3）见解析m【解析】详解】（1）电子由金属圆板经电场加速进入圆筒 1，根据动能定理1Ue = mv2 012解得第16页/共17页 2Uev1 =m电子从圆板开始先做匀加速直线运动，进入圆筒 1，筒内场强为 0，电子不受外力做匀速直线运动，在圆筒 1、2 之间间隙再做匀加速直线运动，进入圆筒 2 再做匀速直线运动。（2）电子进入第 n 个圆筒时，经过 n 次加速，根据动能定理1nUe = mv2 0n2解得2nUemvn =由于不计电子通过圆筒间隙的时间，则电子在圆筒内做匀速直线运动的时间恰好是半个周期，则有TL = v ×nn2解得金属圆筒的长度设计遵循的规律nUeLn = T2m（3）若保持每个金属圆筒的长度不变，则有L = vn ×tn解得mtn = L2nUe既则1tn µnmt1 = L2nUe则交变电源两极间电势差的变化规律如图第17页/共17页