2014 北京卷 物理

（3分）下列说法中正确的是（　　）

（3分）质子、中子和氘核的质量分别为m 1、m2 和m 3．当一个质子和一个
中子结合成氘核时，释放的能量是（c表示真空中的光速）（　　）

（3分）如图所示，实线表示某静电场的电场线，虚线表示该电场的等势面。
下列判断正确的是（　　）

（3分）一简谐机械横波沿x轴正方向传播，波长为λ，周期为T，$t=0$时刻
的波形如图1所示，a、b是波上的两个质点．图2是波上某一质点的振动图
象．下列说法正确的是（　　）

（3分）应用物理知识分析生活中的常见现象，可以使物理学习更加有趣和
深入。例如平伸手掌托起物体，由静止开始竖直向上运动，直至将物体抛出。
对此现象分析正确的是（　　）

（3分）伽利略创造的把实验、假设和逻辑推理相结合的科学方法，有力地
促进了人类科学认识的发展。利用如图所示的装置做如下实验：小球从左侧
斜面上的O点由静止释放后沿斜面向下运动，并沿右侧斜面上升。斜面上先
后铺垫三种粗糙程度逐渐减低的材料时，小球沿右侧斜面上升到的最高位置
依次为1、2、3． 根据三次实验结果的对比， 可以得到的最直接的结论是 （　　）

（16分）如图所示，竖直平面内的四分之一圆弧轨道下端与水平桌面相切，
小滑块A和B分别静止在圆弧轨道的最高点和最低点．现将A无初速释放，

A与B碰撞后结合为一个整体，并沿桌面滑动．已知圆弧轨道光滑，半径
$R=0.2m$；A和B的质量相等 ；A和B整体与桌面之间的动摩擦因数μ=0.2．重
力加速度g取10m/s 2．求：
（1）碰撞前瞬间A的速率v；
（2）碰撞后瞬间A和B整体的速率v′；
③A和B整体在桌面上滑动的距离l．

（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型导线框处于竖直向下的匀强磁场中，金属直导线

MN在于其垂直的水平恒力F作用下，在导线框上以速度v做匀速运动，速
度v与恒力F的方向相同：导线MN始终与导线框形成闭合电路．已知导线
MN电阻为R，其长度L恰好等于平行轨道间距，磁场的磁感应强度为B．忽
略摩擦阻力和导线框的电阻．
（1）通过公式推导验证：在△t时间内，F对导线MN所做的功W等于电路获
得的电能W′，也等于导线MN中产生的焦耳热Q；
（2） 若导线MN的质量$m=8.0g$，长度$L=0.10m$，感应电流$I=1.0A$，假设一个原
子贡献一个自由电子，计算导线MN中电子沿导线长度方向定向移动的平均
速率v e（下表中列出一些你可能会用到的数据）；
阿伏伽德罗常数N A 6.0×1023mol﹣1
元电荷e 1.6×10﹣19C
导线MN的摩尔质量μ 6.0×10﹣2Kg/mol
（3）经典物理学认为，金属的电阻源于定向运动的自由电子和金属离子（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
的自由电子的运动模型；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f的表达式．