2022年北京市普通高中學(xué)業(yè)水平等級性考試物理試題本試卷共8頁，100分?？荚嚂r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．(2022·北京卷·1)氫原子從某激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)，則該氫原子()A．放出光子，能量增加B．放出光子，能量減少C．吸收光子，能量增加D．吸收光子，能量減少答案B解析氫原子從某激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)，則該氫原子放出光子，且放出光子的能量等于兩能級之差，能量減少，故選B。2．(2022·北京卷·2)下列現(xiàn)象能說明光是橫波的是()A．光的衍射現(xiàn)象 B．光的折射現(xiàn)象C．光的偏振現(xiàn)象 D．光的干涉現(xiàn)象答案C解析光的偏振現(xiàn)象能說明光是橫波，故選C。3.(2022·北京卷·3)如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a開始，沿圖示路徑先后到達狀態(tài)b和c。下列說法正確的是()A．從a到b，氣體溫度保持不變B．從a到b，氣體對外界做功C．從b到c，氣體內(nèi)能減小D．從b到c，氣體從外界吸熱答案D解析一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a開始，沿題圖路徑到達狀態(tài)b過程中氣體發(fā)生等容變化，壓強減小，根據(jù)查理定律eq\f(p,T)＝C，可知氣體溫度降低，則內(nèi)能減小，再根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU＝Q＋W，由于氣體不做功，內(nèi)能減小，則氣體放熱，A、B錯誤；一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)b沿題圖路徑到達狀態(tài)c過程中氣體發(fā)生等壓變化，體積增大，則氣體對外做功，根據(jù)蓋—呂薩克定律eq\f(V,T)＝C，可知氣體溫度升高，則內(nèi)能增大，再根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU＝Q＋W，可知b到c過程氣體從外界吸熱，且吸收的熱量大于對外界做的功，C錯誤，D正確。4．(2022·北京卷·4)某理想變壓器的原線圈接在220V的正弦交流電源上，副線圈輸出電壓為22000V，輸出電流為300mA。該變壓器()A．原、副線圈的匝數(shù)之比為100∶1B．輸入電流為30AC．輸入電流的最大值為15eq\r(2)AD．原、副線圈交流電的頻率之比為1∶100答案B解析原、副線圈的匝數(shù)之比為eq\f(n1,n2)＝eq\f(U1,U2)＝eq\f(220V,22000V)＝eq\f(1,100)，故A錯誤；根據(jù)eq\f(n1,n2)＝eq\f(I2,I1)可得輸入電流為I1＝eq\f(n2,n1)I2＝100×300×10－3A＝30A，故B正確；輸入電流的最大值為Im＝eq\r(2)I1＝30eq\r(2)A，故C錯誤；變壓器不會改變交流電的頻率，故原、副線圈交流電的頻率之比為1∶1，故D錯誤。5．(2022·北京卷·5)如圖所示，質(zhì)量為m的物塊在傾角為θ的斜面上加速下滑，物塊與斜面間的動摩擦因數(shù)為μ，重力加速度為g。下列說法正確的是()A．斜面對物塊的支持力大小為mgsinθB．斜面對物塊的摩擦力大小為μmgcosθC．斜面對物塊作用力的合力大小為mgD．物塊所受的合力大小為mgsinθ答案B解析對物塊受力分析可知，沿垂直斜面方向，根據(jù)平衡條件可得支持力大小為FN＝mgcosθ，故A錯誤；斜面對物塊的摩擦力大小為Ff＝μFN＝μmgcosθ，故B正確；因物塊沿斜面加速下滑，根據(jù)牛頓第二定律得F合＝mgsinθ－μmgcosθ＝ma，可知mgsinθ>μmgcosθ，則斜面對物塊的作用力大小為F＝eq\r(FN2＋Ff2)＝eq\r(mgcosθ2＋μmgcosθ2)<eq\r(mgcosθ2＋mgsinθ2)＝mg，故C、D錯誤。6．(2022·北京卷·6)在如圖所示的xOy坐標系中，一條彈性繩沿x軸放置，圖中小黑點代表繩上的質(zhì)點，相鄰質(zhì)點的間距為a。t＝0時，x＝0處的質(zhì)點P0開始沿y軸做周期為T、振幅為A的簡諧運動。t＝eq\f(3,4)T時的波形如圖所示。下列說法正確的是()A．t＝0時，質(zhì)點P0沿y軸負方向運動B．t＝eq\f(3,4)T時，質(zhì)點P4的速度最大C．t＝eq\f(3,4)T時，質(zhì)點P3和P5相位相同D．該列繩波的波速為eq\f(8a,T)答案D解析由t＝eq\f(3,4)T時的波形圖可知，波剛好傳到質(zhì)點P6，根據(jù)“上下坡法”可知此時質(zhì)點P6沿y軸正方向運動，故波源起振的方向也沿y軸正方向，則t＝0時，質(zhì)點P0沿y軸正方向運動，故A錯誤；由題圖可知，在t＝eq\f(3,4)T時，質(zhì)點P4處于正的最大位移處，速度為零，故B錯誤；由題圖可知，在t＝eq\f(3,4)T時，質(zhì)點P3沿y軸負方向運動，質(zhì)點P5沿y軸正方向運動，則兩個質(zhì)點的相位不相同，故C錯誤；由題圖可知eq\f(λ,4)＝2a，解得λ＝8a，則該列繩波的波速為v＝eq\f(λ,T)＝eq\f(8a,T)，故D正確。7．(2022·北京卷·7)正電子是電子的反粒子，與電子質(zhì)量相同、帶等量正電荷。在云室中有垂直于紙面的勻強磁場，從P點發(fā)出兩個電子和一個正電子，三個粒子運動軌跡如圖中1、2、3所示。下列說法正確的是()A．磁場方向垂直于紙面向里B．軌跡1對應(yīng)的粒子運動速度越來越大C．軌跡2對應(yīng)的粒子初速度比軌跡3的大D．軌跡3對應(yīng)的粒子是正電子答案A解析根據(jù)題圖可知，1和3粒子轉(zhuǎn)動方向一致，則1和3粒子為電子，2為正電子，電子帶負電荷且順時針轉(zhuǎn)動，根據(jù)左手定則可知磁場方向垂直紙面向里，A正確，D錯誤；粒子在云室中運動，洛倫茲力不做功，而粒子受到云室內(nèi)填充物質(zhì)的阻力作用，粒子速度越來越小，B錯誤；帶電粒子若僅在洛倫茲力的作用下做勻速圓周運動，根據(jù)牛頓第二定律可知qvB＝meq\f(v2,r)，解得粒子做圓周運動的半徑為r＝eq\f(mv,qB)，根據(jù)題圖可知軌跡3對應(yīng)的粒子運動的半徑更大，速度更大，粒子運動過程中受到云室內(nèi)物質(zhì)的阻力的情況下，此結(jié)論也成立，C錯誤。8．(2022·北京卷·8)我國航天員在“天宮課堂”中演示了多種有趣的實驗，提高了青少年科學(xué)探索的興趣。某同學(xué)設(shè)計了如下實驗：細繩一端固定，另一端系一小球，給小球一初速度使其在豎直平面內(nèi)做圓周運動。無論在“天宮”還是在地面做此實驗()A．小球的速度大小均發(fā)生變化B．小球的向心加速度大小均發(fā)生變化C．細繩的拉力對小球均不做功D．細繩的拉力大小均發(fā)生變化答案C解析在地面上做此實驗，忽略空氣阻力，小球受到重力和繩子拉力的作用，拉力始終和小球的速度垂直，不做功，重力會改變小球的速度大?。辉凇疤鞂m”上，小球處于完全失重的狀態(tài)，小球僅在繩子拉力作用下做勻速圓周運動，繩子拉力仍然不做功，A錯誤，C正確；在地面上小球運動的速度大小改變，可知小球的向心加速度和拉力的大小發(fā)生改變，在“天宮”上小球的向心加速度和拉力的大小不發(fā)生改變，B、D錯誤。9.(2022·北京卷·9)利用如圖所示電路觀察電容器的充、放電現(xiàn)象，其中E為電源，R為定值電阻，C為電容器，A為電流表，V為電壓表。下列說法正確的是()A．充電過程中，電流表的示數(shù)逐漸增大后趨于穩(wěn)定B．充電過程中，電壓表的示數(shù)迅速增大后趨于穩(wěn)定C．放電過程中，電流表的示數(shù)均勻減小至零D．放電過程中，電壓表的示數(shù)均勻減小至零答案B解析充電過程中，隨著電容器C兩極板電荷量的積累，電路中的電流逐漸減小，電容器充電結(jié)束后，電流表示數(shù)為零，A錯誤；充電過程中，隨著電容器C兩極板電荷量的積累，電壓表測量電容器兩端的電壓，電容器兩端的電壓迅速增大，電容器充電結(jié)束后，最后趨于穩(wěn)定，B正確；電容器放電的I－t圖像如圖所示，可知電流表和電壓表的示數(shù)都不是均勻減小至零的，C、D錯誤。10．(2022·北京卷·10)質(zhì)量為m1和m2的兩個物體在光滑水平面上正碰，其位置坐標x隨時間t變化的圖像如圖所示。下列說法正確的是()A．碰撞前m2的速率大于m1的速率B．碰撞后m2的速率大于m1的速率C．碰撞后m2的動量大于m1的動量D．碰撞后m2的動能小于m1的動能答案C解析x－t圖像的斜率表示物體的速度，根據(jù)圖像可知m1碰前的速度大小為v0＝eq\f(4,1)m/s＝4m/s，m2碰前的速度為0，A錯誤；兩物體正碰后，m1碰后的速度大小為v1＝eq\f(4,3－1)m/s＝2m/s，m2碰后的速度大小為v2＝eq\f(8－4,3－1)m/s＝2m/s，碰后兩物體的速率相等，B錯誤；兩物體碰撞過程中滿足動量守恒定律，即m1v0＝－m1v1＋m2v2，解得兩物體質(zhì)量的關(guān)系為m2＝3m1，根據(jù)動量的表達式p＝mv，可知碰后m2的動量大于m1的動量，C正確；根據(jù)動能的表達式Ek＝eq\f(1,2)mv2，可知碰后m2的動能大于m1的動能，D錯誤。11．(2022·北京卷·11)如圖所示平面內(nèi)，在通有圖示方向電流I的長直導(dǎo)線右側(cè)，固定一矩形金屬線框abcd，ad邊與導(dǎo)線平行。調(diào)節(jié)電流I使得空間各點的磁感應(yīng)強度隨時間均勻增加，則()A．線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向為a→b→c→d→aB．線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電流逐漸增大C．線框ad邊所受的安培力大小恒定D．線框整體受到的安培力方向水平向右答案D解析根據(jù)安培定則可知，通電直導(dǎo)線右側(cè)的磁場方向垂直于紙面向里，磁感應(yīng)強度隨時間均勻增加，根據(jù)楞次定律可知線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向為a→d→c→b→a，A錯誤；線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電流為I＝eq\f(E,R)＝neq\f(ΔΦ,RΔt)＝neq\f(S,R)·eq\f(ΔB,Δt)，空間各點的磁感應(yīng)強度隨時間均勻增加，故線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電流不變，B錯誤；線框ad邊感應(yīng)電流保持不變，磁感應(yīng)強度隨時間均勻增加，根據(jù)F＝BIl，可知所受的安培力變大，C錯誤；線框所處空間的磁場方向垂直紙面向里，線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向為a→d→c→b→a，根據(jù)左手定則可知，線框ad邊所受的安培力方向水平向右，線框bc邊所受的安培力方向水平向左。根據(jù)通電直導(dǎo)線的磁場分布特點可知，ad邊所在處的磁場較大，則線框整體受到的安培力方向水平向右，D正確。12．(2022·北京卷·12)“雪如意”是我國首座國際標準跳臺滑雪場地。跳臺滑雪運動中，裁判員主要根據(jù)運動員在空中的飛行距離和動作姿態(tài)評分。運動員在進行跳臺滑雪時大致經(jīng)過四個階段：①助滑階段，運動員兩腿盡量深蹲，順著助滑道的傾斜面下滑；②起跳階段，當進入起跳區(qū)時，運動員兩腿猛蹬滑道快速伸直，同時上體向前伸展；③飛行階段，在空中運動員保持身體與雪板基本平行、兩臂伸直貼放于身體兩側(cè)的姿態(tài)；④著陸階段，運動員落地時兩腿屈膝，兩臂左右平伸。下列說法正確的是()A．助滑階段，運動員深蹲是為了減小與滑道之間的摩擦力B．起跳階段，運動員猛蹬滑道主要是為了增加向上的速度C．飛行階段，運動員所采取的姿態(tài)是為了增加水平方向速度D．著陸階段，運動員兩腿屈膝是為了減少與地面的作用時間答案B解析助滑階段，運動員深蹲是為了減小與空氣之間的摩擦力，A錯誤；起跳階段，運動員猛蹬滑道可以增大滑道對人的作用力，根據(jù)動量定理可知，在相同時間內(nèi)，向上的速度增加，B正確；飛行階段，運動員所采取的姿態(tài)是為了減小水平方向的阻力，從而減小水平方向的加速度，C錯誤；著陸階段，運動員兩腿屈膝下蹲可以延長落地時間，根據(jù)動量定理可知，可以減少身體受到的平均沖擊力，D錯誤。13．(2022·北京卷·13)某同學(xué)利用壓力傳感器設(shè)計水庫水位預(yù)警系統(tǒng)。如圖所示，電路中的R1和R2，其中一個是定值電阻，另一個是壓力傳感器(可等效為可變電阻)。水位越高，對壓力傳感器的壓力越大，壓力傳感器的電阻值越小。當a、b兩端的電壓大于U1時，控制開關(guān)自動開啟低水位預(yù)警；當a、b兩端的電壓小于U2(U1、U2為定值)時，控制開關(guān)自動開啟高水位預(yù)警。下列說法正確的是()A．U1<U2B．R2為壓力傳感器C．若定值電阻的阻值越大，開啟高水位預(yù)警時的水位越低D．若定值電阻的阻值越大，開啟低水位預(yù)警時的水位越高答案C解析由題意可知水位越高，對壓力傳感器的壓力越大，壓力傳感器的電阻值越小?？刂崎_關(guān)自動開啟低水位預(yù)警，此時水位較低，壓力傳感器的電阻值較大，由于a、b兩端此時的電壓大于U1，根據(jù)串聯(lián)電路電壓分布特點可知，R1為壓力傳感器，故高水位時壓力傳感器的電阻值變小，壓力傳感器R1兩端電壓變小，U1>U2，A、B錯誤；根據(jù)閉合電路歐姆定律可知，a、b兩端的電壓為U＝eq\f(E,R1＋R2)R1＝eq\f(E,1＋\f(R2,R1))，若定值電阻的阻值越大，當開啟低水位預(yù)警a、b兩端的電壓大于U1時，壓力傳感器阻值R1越大，水位越低；當a、b兩端的電壓小于U2開啟高水位預(yù)警時，壓力傳感器阻值R1越大，水位越低，C正確，D錯誤。14．(2022·北京卷·14)2021年5月，中國科學(xué)院全超導(dǎo)托卡馬克核聚變實驗裝置(EAST)取得新突破，成功實現(xiàn)了可重復(fù)的1.2億攝氏度101秒和1.6億攝氏度20秒等離子體運行，創(chuàng)造托卡馬克實驗裝置運行新的世界紀錄，向核聚變能源應(yīng)用邁出重要一步。等離子體狀態(tài)不同于固體、液體和氣體的狀態(tài)，被認為是物質(zhì)的第四態(tài)。當物質(zhì)處于氣態(tài)時，如果溫度進一步升高，幾乎全部分子或原子由于激烈的相互碰撞而離解為電子和正離子，此時物質(zhì)稱為等離子體。在自然界里，火焰、閃電、極光中都會形成等離子體，太陽和所有恒星都是等離子體。下列說法不正確的是()A．核聚變釋放的能量源于等離子體中離子的動能B．可以用磁場來約束等離子體C．盡管等離子體整體是電中性的，但它是電的良導(dǎo)體D．提高托卡馬克實驗裝置運行溫度有利于克服等離子體中正離子間的庫侖斥力答案A解析核聚變釋放的能量源于原子核的質(zhì)量虧損，A錯誤；帶電粒子運動時，在勻強磁場中會受到洛倫茲力的作用而不飛散，故可以用磁場來約束等離子體，B正確；等離子體是各種粒子的混合體，整體是電中性的，但有大量的自由粒子，故它是電的良導(dǎo)體，C正確；提高托卡馬克實驗裝置運行溫度，增大了等離子體的內(nèi)能，使它們具有足夠的動能來克服庫侖斥力，有利于克服等離子體中正離子間的庫侖斥力，D正確。第二部分本部分共6題，共58分。15．(2022·北京卷·15)物理實驗一般都涉及實驗?zāi)康?、實驗原理、實驗儀器、實驗方法、實驗操作、數(shù)據(jù)分析等。(1)用電壓表(內(nèi)阻約為3kΩ)和電流表(內(nèi)阻約為0.1Ω)測量一個電阻的阻值(約為5Ω)。要求盡量減小實驗誤差，應(yīng)該選擇的測量電路是圖甲中的________(選填“(a)”或“(b)”)。(2)一多用電表表盤上的電阻刻度線正中間標有“15”字樣。用它測量約20kΩ電阻的阻值，下列實驗步驟正確的操作順序為________(填各實驗步驟前的字母)。A．將選擇開關(guān)置于“×1k”位置B．將選擇開關(guān)置于“OFF”位置C．將兩表筆分別接觸待測電阻兩端，讀出其阻值后隨即斷開D．將兩表筆直接接觸，調(diào)節(jié)歐姆調(diào)零旋鈕，使指針指向“0”(3)圖乙是“測量電源的電動勢和內(nèi)電阻”實驗的電路圖。某同學(xué)在實驗中，閉合開關(guān)后，發(fā)現(xiàn)無論怎么移動滑動變阻器的滑片，電壓表有示數(shù)且不變，電流表始終沒有示數(shù)。為查找故障，在其他連接不變的情況下，他將電壓表連接a位置的導(dǎo)線端分別試觸b、c、d三個位置，發(fā)現(xiàn)試觸b、c時，電壓表有示數(shù)；試觸d時，電壓表沒有示數(shù)。若電路中僅有一處故障，則________(選填選項前的字母)。A．導(dǎo)線ab斷路 B．滑動變阻器斷路C．導(dǎo)線cd斷路 D．滑動變阻器短路答案(1)(a)(2)ADCB(3)C解析(1)因為待測電阻的阻值約為5Ω，而Rx<eq\r(RV·RA)，故為了減小誤差應(yīng)該采用電流表的外接法，即選用題圖甲中的(a)。(2)測量過程中應(yīng)該先選擇合適擋位，根據(jù)題意選擇“×1k”擋位，然后進行歐姆調(diào)零，再進行測量，測量完成后要將開關(guān)置于“OFF”擋，故順序為ADCB。(3)閉合開關(guān)后，發(fā)現(xiàn)無論怎么移動滑動變阻器的滑片，電流表示數(shù)始終為零，可能是電路中出現(xiàn)斷路，電壓表的示數(shù)不變化，說明電壓表串聯(lián)在電路中；當試觸b、c時依然是這個情況，說明ab、bc段是正常的，試觸d時，電壓表沒有示數(shù)，說明在cd之間某處發(fā)生了斷路，故選C。16．(2022·北京卷·16)某同學(xué)利用自由落體運動測量重力加速度，實驗裝置如圖甲所示，打點計時器接在頻率為50.0Hz的交流電源上。使重錘自由下落，打點計時器在隨重錘下落的紙帶上打下一系列點跡。挑出點跡清晰的一條紙帶，依次標出計數(shù)點1,2，…，8，相鄰計數(shù)點之間還有1個計時點。分別測出相鄰計數(shù)點之間的距離x1，x2，…，x7，并求出打點2,3，…，7時對應(yīng)的重錘的速度。在坐標紙上建立v－t坐標系，根據(jù)重錘下落的速度作出v－t圖線并求重力加速度。(1)圖乙為紙帶的一部分，打點3時，重錘下落的速度v3＝________________m/s(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)。(2)除點3外，其余各點速度對應(yīng)的坐標點已在圖丙坐標系中標出，請在圖中標出速度v3對應(yīng)的坐標點，并作出v－t圖線。(3)根據(jù)圖丙，實驗測得的重力加速度g＝________________m/s2(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)。(4)某同學(xué)居家學(xué)習(xí)期間，注意到一水龍頭距地面較高，而且發(fā)現(xiàn)通過調(diào)節(jié)水龍頭閥門可實現(xiàn)水滴逐滴下落，并能控制相鄰水滴開始下落的時間間隔，還能聽到水滴落地時發(fā)出的清脆聲音。于是他計劃利用手機的秒表計時功能和刻度尺測量重力加速度。為準確測量，請寫出需要測量的物理量及對應(yīng)的測量方法。________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________答案(1)1.15(2)見解析圖(3)9.79(4)見解析解析(1)打點計時器接在頻率為50.0Hz的交流電源上，相鄰計數(shù)點之間還有1個計時點，則相鄰兩計數(shù)點之間的時間間隔為t＝2×0.02s＝0.04s，重錘做自由落體運動，打點3時的瞬時速度等于打點2到打點4之間的平均速度，由紙帶數(shù)據(jù)可知v3＝eq\f(x24,2t)＝eq\f(3.83＋5.36×10－2,2×0.04)m/s＝1.15m/s(2)標出坐標點及作出圖像如圖所示(3)根據(jù)v＝v0＋gt，可知g＝eq\f(Δv,Δt)根據(jù)v－t圖像可知其斜率為重力加速度，則有g(shù)＝eq\f(2.7－0.35,0.24)m/s2＝9.79m/s2(4)需要測量的物理量：水滴下落的高度h和下落的時間t。測量h的方法：用刻度尺測量水龍頭出水口到地面的高度，多次測量取平均值；測量t的方法：調(diào)節(jié)水龍頭閥門，使一滴水開始下落的同時，恰好聽到前一滴水落地時發(fā)出的清脆聲音。用手機測量n滴水下落的總時間tn，則t＝eq\f(tn,n)。17．(2022·北京卷·17)體育課上，甲同學(xué)在距離地面高h1＝2.5m處將排球擊出，球的初速度沿水平方向，大小為v0＝8.0m/s；乙同學(xué)在離地h2＝0.7m處將排球墊起，墊起前后球的速度大小相等，方向相反。已知排球質(zhì)量m＝0.3kg，取重力加速度g＝10m/s2。不計空氣阻力。求：(1)排球被墊起前在水平方向飛行的距離x；(2)排球被墊起前瞬間的速度大小v及方向；(3)排球與乙同學(xué)作用過程中所受沖量的大小I。答案(1)4.8m(2)10.0m/s方向與水平方向夾角的正切值為0.75(3)6.0N·s解析(1)設(shè)排球在空中飛行的時間為t，則h1－h(huán)2＝eq\f(1,2)gt2解得t＝0.6s；則排球在空中飛行的水平距離x＝v0t＝4.8m(2)乙同學(xué)墊起排球前瞬間排球在豎直方向速度的大小vy＝gt，得vy＝6.0m/s；根據(jù)v＝eq\r(v02＋vy2)得v＝10.0m/s；設(shè)v的方向與水平方向夾角為θ(如圖所示)則有tanθ＝eq\f(vy,v0)＝0.75即v的方向與水平方向夾角的正切值為0.75(3)根據(jù)動量定理，排球與乙同學(xué)作用過程中所受沖量的大小I＝2mv＝6.0N·s。18．(2022·北京卷·18)如圖所示，真空中平行金屬板M、N之間距離為d，兩板所加的電壓為U。一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電粒子從M板由靜止釋放。不計帶電粒子的重力。(1)求帶電粒子所受的靜電力的大小F；(2)求帶電粒子到達N板時的速度大小v；(3)若在帶電粒子運動eq\f(d,2)距離時撤去所加電壓，求該粒子從M板運動到N板經(jīng)歷的時間t。答案(1)qeq\f(U,d)(2)eq\r(\f(2qU,m))(3)eq\f(3d,2)eq\r(\f(m,qU))解析(1)兩極板間的電場強度E＝eq\f(U,d)則帶電粒子所受的靜電力大小為F＝qE＝qeq\f(U,d)(2)帶電粒子從靜止開始運動到N板的過程，根據(jù)功能關(guān)系有qU＝eq\f(1,2)mv2解得v＝eq\r(\f(2qU,m))(3)設(shè)帶電粒子運動eq\f(d,2)距離時的速度大小為v′，根據(jù)功能關(guān)系有qeq\f(U,2)＝eq\f(1,2)mv′2帶電粒子在前eq\f(d,2)距離做勻加速直線運動，后eq\f(d,2)距離做勻速運動，設(shè)用時分別為t1、t2，有eq\f(d,2)＝eq\f(v′,2)t1，eq\f(d,2)＝v′t2則該粒子從M板運動到N板經(jīng)歷的時間t＝t1＋t2＝eq\f(3d,2)eq\r(\f(m,qU))。19．(2022·北京卷·19)利用物理模型對問題進行分析，是重要的科學(xué)思維方法。(1)某質(zhì)量為m的行星繞太陽運動的軌跡為橢圓，在近日點速度為v1，在遠日點速度為v2。求從近日點到遠日點過程中太陽對行星所做的功W；(2)設(shè)行星與恒星的距離為r，請根據(jù)開普勒第三定律(eq\f(r3,T2)＝k)及向心力相關(guān)知識，證明恒星對行星的作用力F與r的平方成反比；(3)宇宙中某恒星質(zhì)量是太陽質(zhì)量的2倍，單位時間內(nèi)向外輻射的能量是太陽的16倍。設(shè)想地球“流浪”后繞此恒星公轉(zhuǎn)，且在新公轉(zhuǎn)軌道上的溫度與“流浪”前一樣。地球繞太陽公轉(zhuǎn)的周期為T1，繞此恒星公轉(zhuǎn)的周期為T2，求eq\f(T2,T1)。答案(1)eq\f(1,2)mv22－eq\f(1,2)mv12(2)見解析(3)4eq\r(2)解析(1)根據(jù)動能定理有W＝eq\f(1,2)mv22－eq\f(1,2)mv12(2)設(shè)行星繞恒星做勻速圓周運動，行星的質(zhì)量為m，運動半徑為r，運動速度大小為v。恒星對行星的作用力F提供向心力，則F＝meq\f(v2,r)運動周期T＝eq\f(2πr,v)根據(jù)開普勒第三定律eq\f(r3,T2)＝k，k為常量，得F＝eq\f(4π2km,r2)即恒星對行星的作用力F與r的平方成反比。(3)假定恒星的能量各向輻射均勻，地球繞恒星做半徑為r的圓周運動，恒星單位時間內(nèi)向外輻射的能量為P0。以恒星為