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1、（2013北京高考）24.（20分）对于同一物理问题，常常可以从宏观与微观两个不同角度进行研究，找出其内在联系，从而更加深刻地理解其物理本质。（1）一段横截面积为S、长为1的直导线，单位体积内有n个自由电子，电子电量为e。该导线通有电流时，假设自由电子定向移动的速率均为V。（a）求导线屮的电流I。（b）将该导线放在匀强磁场中，电流方向垂直于磁感应强度B,导线所受安培力大小为F安，导线内自由电子所受洛伦兹力大小的总和为F,推导F安=尸。（2）正方体密闭容器小有大量运动粒子，每个粒子质量为单位体积内粒子数量n为
2、恒量。为简化问题，我们假定：粒子大小可以忽略；其速率均为V,且与器壁各面碰撞的机会均等；与器壁碰撞前后瞬间，粒子速度方向都与器壁垂直，且速率不变。利用所学力学知识，导出器壁单位面积所受粒子压力f与m、n和v的关系。（注意：解题过程中需要用到、但题目没有给出的物理量，要在解题时做必要的说明）（2014北京高考）24.（20分）导体切割磁感线的运动可以从宏观和微观两个角度来认识。如图所示，固定于水平面的U形导体框处于竖直向下的匀强磁场中，金属直导线MN在于其垂直的水平衡力F作用下，在导线框上以速度卩做匀速运动，
3、速度v与恒力F方向相同；导线MN始终与导线框形成闭合回路，已知导线MN电阻为其长度/,恰好等于平行导轨间距，磁场的磁感应强度为忽略摩擦阻力和导线框的电阻。（1）通过公式推导验证：在川时间内，F对导线MN所做的功W等于电路获得的电能0，,也等于导线MN中产生的焦耳热0；（2）若导线MN的质量加=8.0g,长度/=0.10m,感应电流/=1.0A,假设一个原子贡献一个自由电子，计算导线MN屮电子沿导线长度方向定向移动平均速率ve（下表列出一些可能用到的数据）（3）经典物理学认为，金属电阻源于定向运动的自由电子和
4、金属离子（即金属原子失去电子后的剩余部分）的碰撞。展开你想象的翅膀，给出一个合理的自由电子运动模型；在此基础上，求出导线MN中金属离子对一个自由电子沿导线长度方向的平均作用力/的表达式。XXXXXXXXvXRxXX支.1XXXXXXXXXXXXXXXX（2015北京高考）23.（18分）如图所示，弹簧的一端固定，另一端连接一个物块，弹簧质量不计。物块（可视为质点）的质量为m,在水平桌面上沿x轴运动，与桌面间的动摩擦因数为go以弹簧原长时物块的位置为坐标原点0,当弹簧的伸长量为x时，物块所受弹簧弹力大小为F=
5、kx,k为常量。（1）请画出F随x变化的示意图；并根据F-x的图像求物块沿x轴从0点运动到位置x的过程中弹力所做的功。a.求弹力所做的功.并据此求弹性势能的变化量；b.求滑动摩擦力所做的功；并与弹力做功比较，说明为什么不存在与摩擦力对应的“摩擦力势能”的概念。X1X（2015北京高考）24.（20分）真空中放置的平行金属板可以作为光电转换装置，如图所示，光照前两板都不带电。以光照射A板，则板中的电子可能吸收光的能量而逸出。假没所有逸出的电子都垂直于A板向B板运动，忽略电子之I'可的相互作用。保持光照条件不变
6、，a和b为接线柱。己知单位时间内从A板逸11!的电子数为N,电子逸出吋的最大动能为，元电荷为e。（1）求A板和B板之间的最大电势差卩加，以及将a、b短接时回路屮的电流I短（2）图示装置可看作直流电源，求其电动势E和内阻ro（3）在a和b之I'可连接一个外电阻时，该电阻两端的电压为U,外电阻上的消耗电功率设为P；单位时间内到达B板的电子，在从A板运动到B板的过程中损失的动能之和设为业乂°请推导证明:P=^Eko（注意:解题过程中需要用到、但题目没有给出的物理量，耍在解题中做必要的说明）（2016北京高考）23
7、.（18分）如图所示，电子由静止开始经加速电场加速后，沿平行于板面的方向射入偏转电场，并从另一侧射岀。已知电子质量为加，电荷量为加速电场电压为偏转电场可看做匀强电场，极板I'可电压为U，极板长度为厶，板间距为〃O（1）忽略电子所受重力，求电子射入偏转电场时的初速度”和从电场射出时沿垂直板面方向的偏转距离（2）分析物理量的数量级，是解决物理问题的常用方法。在解决（1）问时忽略了电子所受重力，请利用下列数据分析说明其原因。已知t/=2.0xl02r,^=4.0xl02m,加=9」xlO3,kg,e=1.6xlO
8、19C,g=10m/s2o（3）极板间既有静电场也有重力场。电势反映了静电场各点的能的性质，请写出电势0的定义式。类比电势的定义方法，在重力场中建立“重力势”％的概念，并简要说明电势和“重力势”的共同待点。（2016北京高考）24.（20分）（1）动量定理可以表示为"=,其屮动量〃和力F都是矢量。在运用动量定理处理二维问题吋，可以在相互垂直的兀、歹两个方向上分别研究。例如，质量为加的小球斜射到木板上，入射的角度是
