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物理北京版2025年普通高等学校招生选择性考试(解析版)_2025全国各省高考真题+答案_3、北京卷(语数外物政化史生地)

  • 2026-03-04 16:49:36 2026-03-04 15:41:47

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物理北京版2025年普通高等学校招生选择性考试(解析版)_2025全国各省高考真题+答案_3、北京卷(语数外物政化史生地)
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文档信息

文档格式
docx
文档大小
1.082 MB
文档页数
21 页
上传时间
2026-03-04 15:41:47

文档内容

2025 年普通高中学业水平选择性考试(北京卷) 物理 本试卷共8页,100分。考试时长90分钟。考生务必将答案答在答题卡上,在试卷上作答无 效。考试结束后,将本试卷和答题卡一并交回。 第一部分 本部分共14题,每题3分,共42分。在每题列出的四个选项中,选出最符合题目要求的一 项。 1. 我国古代发明的一种点火器如图所示,推杆插入套筒封闭空气,推杆前端粘着易燃艾绒。猛推推杆压缩 筒内气体,艾绒即可点燃。在压缩过程中,筒内气体( ) A. 压强变小 B. 对外界不做功 C. 内能保持不变 D. 分子平均动能增大 【答案】D 【解析】 【详解】C.猛推推杆压缩筒内气体,气体未来得及与外界发生热交换 ,气体被压缩,体积减小, 则外界对气体做正功 ,根据热力学第一定律 可知,气体内能增大,故C错误; A.气体内能增大,故其温度增大,又体积减小,根据理想气体状态方程 ,则气体压强增大,故 A错误; B.气体被压缩,体积减小,则气体对外界做负功,故B错误; D.气体温度增大,则分子平均动能增大,故D正确。 故选 D。 2. 下列现象属于光的衍射的是( ) A. 雨后天空出现彩虹 B. 通过一条狭缝看日光灯观察到彩色条纹 C. 肥皂膜在日光照射下呈现彩色 D. 水中的气泡看上去特别明亮 第 1 页 共 21 页【答案】B 【解析】 【详解】A.雨后彩虹是阳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; B.通过狭缝观察日光灯出现彩色条纹,是光绕过狭缝边缘产生的衍射现象,故B符合题意; C.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; D.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。 故选B。 3. 下列图示情况,金属圆环中不能产生感应电流的是( ) A. 图(a)中,圆环在匀强磁场中向左平移 B. 图(b)中,圆环在匀强磁场中绕轴转动 C. 图(c)中,圆环在通有恒定电流的长直导线旁向右平移 D. 图(d)中,圆环向条形磁铁N极平移 【答案】A 【解析】 【详解】A.圆环在匀强磁场中向左平移,穿过圆环的磁通量不发生变化,金属圆环中不能产生感应电流, 故A正确; B.圆环在匀强磁场中绕轴转动,穿过圆环的磁通量发生变化,金属圆环中能产生感应电流,故B错误; C.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,穿过圆环的磁通量发生变化,金属圆环中能产生感应电流,故C错误; D.根据条形磁铁的磁感应特征可知,圆环向条形磁铁N极平移,穿过圆环的磁通量发生变化,金属圆环 中能产生感应电流,故D错误。 故选A 。 4. 如图所示,交流发电机中的线圈 沿逆时针方向匀速转动,产生的电动势随时间变化的规律为 。下列说法正确的是( ) 第 2 页 共 21 页A. 该交流电的频率为 B. 线圈转到图示位置时,产生的电动势为0 C. 线圈转到图示位置时, 边受到的安培力方向向上 D. 仅线圈转速加倍,电动势的最大值变为 【答案】C 【解析】 【详解】A.根据题意可知,该交流电的频率为 故A错误; B.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,感应电动势最大,故 B错误; C.根据题意,由右手定则可知,线圈转到图示位置时,电流由 ,由左手定则可知, 边受到的 安培力方向向上,故C正确; D.根据题意,由公式 可知,仅线圈转速加倍,电动势的最大值变为原来的2倍,为 ,故 D错误。 故选C。 5. 质点S沿竖直方向做简谐运动,在绳上形成的波传到质点P时的波形如图所示,则( ) A. 该波为纵波 B. 质点S开始振动时向上运动 第 3 页 共 21 页. C 两质点振动步调完全一致 D. 经过一个周期,质点S向右运动一个波长距离 【答案】B 【解析】 【详解】A.由图可知,该波上质点的振动方向与波动传播方向垂直,是横波,故A错误; B.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; C.由图可知, 、 两质点平衡位置的距离为 ,则两质点振动步调相反,故C错误; D.质点不能随波传播,只能在平衡位置附近上下振动,故D错误。 故选B 。 6. 如图所示,长方体物块 叠放在斜面上,B受到一个沿斜面方向的拉力F,两物块保持静止。B受 力的个数为( ) A. 4 B. 5 C. 6 D. 7 【答案】C 【解析】 【详解】根据题意,对A受力分析可知,受重力、B的支持力,由于A静止,则A还受B沿斜面向上的静 摩擦力,对B受力分析可知,受重力、斜面的支持力、A的压力、拉力 、B还受A沿斜面向下的摩擦力, 由于B静止,则受沿斜面向上的摩擦力,即B受6个力作用。 故选C。 7. 2024年6月,嫦娥六号探测器首次实现月球背面采样返回。如图所示,探测器在圆形轨道1上绕月球飞 的 行,在A点变轨后进入椭圆轨道 、 为远月点。关于嫦娥六号探测器,下列说法正确 是( ) A. 在轨道2上从A向B运动过程中动能逐渐减小 第 4 页 共 21 页B. 在轨道2上从A向B运动过程中加速度逐渐变大 C. 在轨道2上机械能与在轨道1上相等 D. 利用引力常量和轨道1的周期,可求出月球的质量 【答案】A 【解析】 【详解】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,动能逐渐减小,A正确; B.探测器受到万有引力,由 解得 在轨道2上从A向B运动过程中,r增大,加速度逐渐变小,B错误; C.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上机械能大于在轨 道1上的机械能,C错误; D.探测器在轨道1上做圆周运动,根据万有引力提供向心力,得 解得 利用引力常量G和轨道1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,D错误。 故选A。 8. 某小山坡的等高线如图,M表示山顶, 是同一等高线上两点, 分别是沿左、右坡面的 直滑道。山顶的小球沿滑道从静止滑下,不考虑阻力,则( ) A. 小球沿 运动的加速度比沿 的大 B. 小球分别运动到 点时速度大小不同 第 5 页 共 21 页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 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 【答案】D 【解析】 【详解】A.等高线越密集,坡面越陡,根据牛顿第二定律可得 ( 为坡面与水平面夹角), MB对应的等高线更密集,坡面更陡,小球沿着MB运动时加速度比沿着MA运动时加速度大,A错误; B.A、B在同一等高线,小球下落高度相同,根据机械能守恒,运动到A、B点时速度大小相同,B错误; C.等势线越密集,电场强度越大,B处等势线更密集,A点电场强度比B点小,C错误; D.等势线越密集,电势降落越快,右侧等势线更密集,右侧电势比左侧降落得快,D正确。 故选D。 9. 如图所示,线圈自感系数为L,电容器电容为C,电源电动势为 和 是三个相同的小灯泡。 开始时,开关S处于断开状态。忽略线圈电阻和电源内阻,将开关S闭合,下列说法正确的是( ) A. 闭合瞬间, 与 同时亮起 B. 闭合后, 亮起后亮度不变 C. 稳定后, 与 亮度一样 D. 稳定后,电容器的电荷量是 【答案】C 【解析】 【详解】A.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 瞬间亮起, 逐渐 变亮,A错误; B.闭合开关后,电容器充电,充电完成后相当于断路,所以 亮一下后熄灭,B错误; C.稳定后,电容器相当于断路,线圈相当于短路,所以 、 串联,所以一样亮,C正确; D.稳定后,电容器与 并联,两端电压等于 两端电压,由于线圈电阻和电源内阻忽略不计,且 、 第 6 页 共 21 页串联, 两端电压为 ,根据 ,可得电容器的电荷量等于 ,D错误。 故选C。 10. 绝缘的轻质弹簧上端固定,下端悬挂一个磁铁。将磁铁从弹簧原长位置由静止释放,磁铁开始振动, 由于空气阻力的影响,振动最终停止。现将一个闭合铜线圈固定在磁铁正下方的桌面上(如图所示),仍 将磁铁从弹簧原长位置由静止释放,振动最终也停止。则( ) A. 有无线圈,磁铁经过相同的时间停止运动 B. 磁铁靠近线圈时,线圈有扩张趋势 C. 磁铁离线圈最近时,线圈受到的安培力最大 D. 有无线圈,磁铁和弹簧组成的系统损失的机械能相同 【答案】D 【解析】 【详解】A.有线圈时,磁铁受到电磁阻尼的作用,振动更快停止,故A错误; B.根据楞次定律,磁铁靠近线圈时,线圈的磁通量增大,此时线圈有缩小的趋势,故B错误; C.磁铁离线圈最近时,此时磁铁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; D.分析可知有无线圈时,根据平衡条件最后磁铁静止后弹簧的伸长量相同,由于磁铁和弹簧组成的系统 损失的机械能为磁铁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。 故选D。 11. 模拟失重环境的实验舱,通过电磁弹射从地面由静止开始加速后竖直向上射出,上升到最高点后回落, 再通过电磁制动使其停在地面。实验舱运动过程中,受到的空气阻力f的大小随速率增大而增大,f随时间 t的变化如图所示(向上为正)。下列说法正确的是( ) 第 7 页 共 21 页A. 从 到 ,实验舱处于电磁弹射过程 B. 从 到 ,实验舱加速度大小减小 C. 从 到 ,实验舱内物体处于失重状态 D. 时刻,实验舱达到最高点 【答案】B 【解析】 【详解】A. 间,f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 弹射过程后做竖直上抛运动;故A错误; B. ,f向下在减小,可知此时速度方向向上,速度在减小,根据牛顿第二定律有 即 故加速度大小在减小,故B正确; C. 间,f向上,先增大后减小,可知此时速度方向向下,先增大后减小,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; D.根据前面分析可知 时刻速度方向改变,从向上变成向下运动,故 时刻到达最高点,故D错误。 故选B。 12. 电磁流量计可以测量导电液体的流量Q——单位时间内流过管道横截面的液体体积。如图所示,内壁 光滑的薄圆管由非磁性导电材料制成,空间有垂直管道轴线的匀强磁场,磁感应强度为B。液体充满管道 并以速度v沿轴线方向流动,圆管壁上的 两点连线为直径,且垂直于磁场方向, 两点的电 势差为 。下列说法错误的是( ) A. N点电势比M点高 B. 正比于流量Q C. 在流量Q一定时,管道半径越小, 越小 D. 若直径 与磁场方向不垂直,测得的流量Q偏 第 8 页 共 21 页小 【答案】C 【解析】 【详解】A.根据左手定则可知正离子向下偏,负离子向上偏,故N点电势比M点高,故A正确; BC.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有 同时有 联立解得 故 正比于流量Q;流量Q一定时,管道半径越小, 越大; 故B正确,C错误; D.若直径MN与磁场方向不垂直,根据 可知此时式中磁场强度为磁感应强度的一个分量,即 此时测量时代入的磁场强度偏大,故测得的流量Q偏小; 故D正确。 本题选错误的,故选C。 13. 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;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, 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也遵守电荷守恒、能量守恒和动量守 恒。下列说法正确的是( ) 的 A. 已知氢原子 基态能量为 ,则反氢原子的基态能量也为 B. 一个中子可以转化为一个质子和一个正电子 C. 一对正负电子等速率对撞,湮灭为一个光子 D. 反氘核和反氘核的核聚变反应吸收能量 【答案】A 【解析】 【详解】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,基态能量仍为 ,故A正确; 第 9 页 共 21 页B.若中子衰变(β+衰变)生成质子、正电子 ,不符合质子数守恒,故B错误; C.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。单个光子无法满足动量守 恒,故C错误; D.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,故D错 误。 故选A。 14. “姑苏城外寒山寺,夜半钟声到客船。”除了夜深人静的原因,从波传播的角度分析,特定的空气温度 分布也可能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。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。下列说法正确的是( ) A. 从M点到N点声波波长变长 B. S点气温低于地面 C. 忽略传播过程中空气对声波的吸收,则从M点到N点声音不减弱 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 【答案】D 【解析】 【详解】声音的传播类比光线传播,即类比光线的折射率;若空气中的温度均匀,从S发出的光线应该向 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 ,因此越靠近地面空 气对声音的折射率 越大,类比光在介质中传播的速度 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。 第 10 页 共 21 页A.从M点到N点靠近地面,声音频率 不变,声速减小,根据 可知波长变短,A错误; B.声源S处在地面上方,温度高于地面,B错误; C.声音在传播过程中受到介质的阻碍和向四周分散,声音强度会减弱,C错误; D.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点一定沿图中声线 ,D正确。 故选D。 第二部分 本部分共6题,共58分。 15. (1)下列实验操作,正确的是________(填选项前的字母)。 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 B. 探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系时,使用多用电表的交流电压挡测电压 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针指向欧姆零点 (2)用双缝干涉实验测量光的波长的实验装置如图1所示。 ①双缝应该放置在图1中________处(填“A”或“B”)。 的 ②分划板中心刻线与某亮纹中心对齐时,手轮上 示数如图2所示,读数为________ 。 (3)某电流表出现故障,其内部电路如图3所示。用多用电表的欧姆挡检测故障,两表笔接 时表头 指针不偏转,接 和 时表头 指针都偏转。出现故障的原因是________(填选项前的字母)。 第 11 页 共 21 页A. 表头 断路 B. 电阻 断路 C. 电阻 断路 【答案】(1)B (2) ①. B ②. 3.185(3.183~3.187) (3)C 【解析】 【小问1详解】 A.最高点小球速度为0,有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; B.变压器原、副线圈上为交变电压,使用多用电表的交流电压挡测量,B正确; C.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。 故选B。 【小问2详解】 [1]双缝应置于单缝后边,因此A为单缝,B为双缝; [2]螺旋测微器读数为 【小问3详解】 A.表头 断路,表笔连任意两端,电流都无法通过表头,均不发生偏转,A错误; B.电阻 断路,连接A、B时,电流通过表头和 与欧姆挡构成闭合回路,表头偏转,B错误; C.电阻 断路,连接A、B时,电流通过无法通过表头和 与欧姆挡构成闭合回路,表头不偏转;连接 A、C和B、C均能与欧姆挡构成闭合回路,表头发生偏转,C正确。 故选C。 16. 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1所示。 第 12 页 共 21 页(1)按照图1安装好器材,下列实验步骤正确的操作顺序为________(填各实验步骤前的字母)。 A. 释放小车 B. 接通打点计时器的电源 C. 调整滑轮位置,使细线与木板平 行 (2)实验中打出的一条纸带如图2所示, 为依次选取的三个计数点(相邻计数点间有4个点未 画出),可以判断纸带的________(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 ________。 (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间隔为 ,圆盘半径 。则这部分纸带通过打点计时器的加速度大小为________ ;打点计时器 打B点时圆盘上M点的向心加速度大小为________ 。(结果均保留两位有效数字) 【答案】(1)CBA (2)左端 (3) (4) ①. ②. 【解析】 【小问1详解】 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,让计 第 13 页 共 21 页时器先工作;最后释放小车。故顺序为CBA; 【小问2详解】 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中纸带左端间距小,右端间距大, 说明纸带左端与小车相连。 【小问3详解】 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A、C的中间时刻,AC 间位移为x,时间间隔为2T;则 2 【小问4详解】 [1]根据逐差法可知 [2]B点是AC的中间时刻点,则有 此时向心加速度 17. 某物体以一定初速度从地面竖直向上抛出,经过时间t到达最高点。在最高点该物体炸裂成 两部 分,质量分别为 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 ; (2)炸裂后瞬间B的速度大小 ; (3) 落地点之间的距离d。 【答案】(1) (2) (3) 【解析】 【小问1详解】 第 14 页 共 21 页物体竖直上抛至最高点时速度为0,由运动学公式 可得 【小问2详解】 爆炸瞬间水平方向动量守恒,爆炸前总动量为 0。A 速度为 v,设 B 速度为 v ,由动量守恒定律得 B 解得 即大小为2v 【小问3详解】 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 B的水平位移 所以落地点A、B之间的距离 18. 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。 (1)一个电荷量为 的粒子的速度方向与磁场方向垂直,推导得出粒子的运动周期T与质量m的关系。 (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在半径为R的圆周上转过的圆心角为 ,粒子2运动的距离为d。求: a.粒子1与粒子2的速度大小之比 ; b.粒子2的动量大小 。 【答案】(1) (2)a. ;b. 【解析】 第 15 页 共 21 页【小问1详解】 粒子速度方向与磁场垂直,做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力 解得轨道半径 圆周运动的周期 将R代入得 比例关系为 【小问2详解】 a.由题意知粒子1做圆周运动,线速度 粒子2做匀速直线运动,速度 所以速度之比 即 b.对粒子1,由洛伦兹力提供向心力有 可得 粒子2的动量 第 16 页 共 21 页结合前面 分析可得 的 19. 关于飞机的运动,研究下列问题。 (1)质量为m的飞机在水平跑道上由静止开始做加速直线运动,当位移为x时速度为v。在此过程中,飞 机受到的平均阻力为f,求牵引力对飞机做的功W。 (2)飞机准备起飞,在跑道起点由静止开始做匀加速直线运动。跑道上存在这样一个位置,飞机一旦超 过该位置就不能放弃起飞,否则将会冲出跑道。己知跑道的长度为L,飞机加速时加速度大小为 ,减速 时最大加速度大小为 。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的作 用力大小F与u的关系满足 ,并确定 的值。 【答案】(1) (2) (3)论证见解析, 【解析】 【小问1详解】 第 17 页 共 21 页根据动能定理 可得牵引力对飞机做的功 【小问2详解】 加速过程,设起飞速度为 ,根据速度位移关系 减速过程,根据速度位移关系 联立解得 【小问3详解】 在无风的情况下,飞机以速率u水平飞行时,相对飞机的气流速率也为u,并且气流掠过机翼改变方向, 从而对机翼产生升力。根据升力公式,升力与气流的动量变化有关,根据动量定理 可得 又 , 联立可得 又 可知 即 20. 如图1所示,金属圆筒A接高压电源的正极,其轴线上的金属线B接负极。 第 18 页 共 21 页(1)设 两极间电压为U,求在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。 (2)已知筒内距离轴线r处的电场强度大小 ,其中k为静电力常量, 为金属线B单位长度的 电荷量。如图2所示,在圆筒内横截面上,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运 动,其半径为 和 时的总能量分别为 和 。若 ,推理分析并比较 与 的大小。 (3)图1实为某种静电除尘装置原理图,空气分子在B极附近电离,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。(可能用到:元电 荷 ,电子质量 ,静电力常量 ,基态氢原子轨道 半径 和能量 ) 【答案】(1) (2) (3) 【解析】 【小问1详解】 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 【小问2详解】 粒子在半径为 处绕轴线做匀速圆周运动,其向心力由电场力提供,根据向心力公式 又 第 19 页 共 21 页联立可得 解得粒子的动能 设无穷远处电势能为0,粒子从无穷远处移动到半径为r处,电场力做功 其中 代入可得 根据 可得粒子在半径为r处的电势能 粒子的总能量粒子的总能量 则 , 根据数学知识可知对数函数 在(0, )是增函数,且 的二阶导数 所以 是凹函数,已知 ,即 是 与 的等差中项,根据凹函数的性质 移项可得 又因为 可得 【小问3详解】 方法一:电子绕核做圆周运动,库仑力提供向心力,即 第 20 页 共 21 页电子的动能 联立可得 根据库仑定律,电子与原子核之间的库仑力 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 积分可得 则电子在基态轨道半径a处的电势能 根据能量守恒定律,将基态氢原子电离所需的能量 等于电子的动能与基态氢原子的势能之和,即 设外电场的电场强度为 ,电子在电场力作用下获得能量,当电子获得的能量等于将基态氢原子电离所需 的能量时,氢原子被电离。电子在电场力作用下获得的能量 联立可得 代入数据解得 方法二:根据功能关系可得 代入数据可得 第 21 页 共 21 页