精品解析:四川省宜宾市第三中学校2024-2025学年高二上学期期中考试物理试题
2024-12-06
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2份
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资源信息
| 学段 | 高中 |
| 学科 | 物理 |
| 教材版本 | - |
| 年级 | 高二 |
| 章节 | - |
| 类型 | 试卷 |
| 知识点 | - |
| 使用场景 | 同步教学-期中 |
| 学年 | 2024-2025 |
| 地区(省份) | 四川省 |
| 地区(市) | 宜宾市 |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 3.85 MB |
| 发布时间 | 2024-12-06 |
| 更新时间 | 2024-12-06 |
| 作者 | 匿名 |
| 品牌系列 | - |
| 审核时间 | 2024-12-06 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/49155875.html |
| 价格 | 5.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
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内容正文:
宜宾市三中教育集团2024--2025学年秋期高2023级半期质量检测
物理试卷
(全卷满分:100分 完成时间:75分钟)
注意事项:
1.答卷前,考生务必将自己的考号、姓名、班级填写在答题卡上。
2.回答选择题时,选出每小题答案后,用 2B 铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动,用橡皮擦干净后,再选涂其它答案标号。回答非选择题时,将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
3.考试结束后,将答题卡交回。
一、选择题:本题共 10 小题,共 43 分。在每小题给出的四个选项中,第 1~7 题只有一项符合题目要求,每小题4分;第 8~10 题有多项符合题目要求,全部选对的得 5 分,选对但不全的得 3分,有选错的得 0 分。
1. 关于静电场,下列说法正确的是( )
A. 只适用于点电荷产生的电场
B. 沿电场线的方向电势一定降低
C. 匀强电场中电场强度处处相同,所以任何电荷在其中受力都相同
D. 根据可知,当两个电荷之间的距离趋近于零时库仑力变得无限大
2. 关于电流、电压、电阻和电动势,下列说法正确的是( )
A. 电荷定向移动的方向就是电流方向
B. 由可知,电动势与非静电力做的功成正比,与所移动的电荷量成反比
C. 将一根粗细均匀电阻丝均匀拉长,其电阻增大,电阻率也增大
D. 在混联电路中,任意一个电阻增大时,电路的总电阻增大
3. 关于磁场,下列说法正确的是( )
A. 一小段通电直导线放在磁感应强度为零处,它所受磁场力一定为零
B. 由知,一小段通电导线在某处不受磁场力作用,则该处磁感应强度一定为零
C. 磁感应强度的方向,就是一小段通电导线在该处受磁场力的方向
D. 地理南、北极与地磁场的南、北极重合
4. 两个半径均为r的相同金属球,两球相距d(d),分别带有电荷量2Q和,它们之间库仑力的大小为F,现将两球接触后再放回原处,则( )
A. 两球均带正电 B. 两球电荷量均为
C. 两小球间库仑力为 D. 两小球间库仑力小于
5. 电容式话筒含有电容式传感器,如图所示。导电性振动膜片与固定电极构成一个电容器,当振动膜片在声压的作用下运动时,两个电极间的电容发生变化,电路中电流随之变化,这样声信号就转变为电信号。当振动膜片向右运动时,下列说法正确的是( )
A. 电容器电容减小 B. 电容器所带电荷量增大
C. 电容器两极板间的场强减小 D. 电阻R上电流方向自左向右
6. 如图,质量相同的两个带电粒子P、Q以相同的速度沿垂直于电场方向同时射入两平行板间的匀强电场中,P从两极板间正中央射入,Q从下极板边缘处射入,它们打在上板同一点,不计重力,不计粒子间的相互作用,下列说法正确的是( )
A. 粒子在电场中的运动时间不同
B. 打到极板上时,Q粒子的动能是P粒子动能的2倍
C. 粒子P、Q的电荷量之比为1∶2
D. 粒子P、Q的电势能减少量之比1∶2
7. 如图所示,电荷量为q的两个正点电荷放置于正方体的顶点A、C,正方体的边长为a,静电力常量为k,则下列说法正确的是( )
A. 顶点B和D的电场强度相同
B. 顶点B和D的电势不相等
C. 电子在B点电势能小于在B′点的电势能
D. 顶点电场强度大小为
8. 某静电场中的x轴上,一个带正电粒子在O点由静止释放,仅在电场力作用下沿x轴正向运动,带电粒子的电势能随粒子在x轴上的位置变化规律如图所示,则下列判断正确的是( )
A. 带电粒子在处速度最大
B. 带电粒子先做加速运动后做减速运动
C. 带电粒子运动的加速度不断减小
D. 带电粒子电势能不断减小
9. 如图所示,电路中、、均为定值电阻,电源的内阻不能忽略,平行板电容器C的极板水平放置,闭合开关,带电油滴刚好悬浮在两板之间静止不动。现闭合开关,下列说法正确的是( )
A. 带电油滴带负电 B. 电压表示数减小
C. 电流表示数增大 D. 带电油滴将向下运动
10. 如图所示,在一光滑绝缘水平面上有一个半径为R的圆,其中O为圆心,AB为直径,整个圆处于电场强度为E、方向与水平面平行的匀强电场中。在圆周上的A点有一个发射器,在水平面内沿不同的方向发射带电量为+q的小球,小球均会经过圆周上不同的点,在这些点中,经过C点的动能增量最大。小球之间的相互作用不计,且∠CAO=30°,下列说法中正确的是( )
A. 电场的方向沿CO方向且由C→O
B. A、B两点间的电势差UAB=ER
C. 如果某小球从A点沿垂直于电场方向发射,恰好落到C点,那么,该小球的初动能为
D. 如果某小球从A点沿垂直于电场方向发射,恰好落到B点,那么,该小球的初动能为
二、实验探究题:本题共 2 小题,共 15 分。
11. 某实验小组在实验室练习使用多用电表测电阻:
(1)多用电表表盘如图1所示,某同学在完成机械调零后,准备测电阻,他进行如下操作,请帮助他完成以下实验步骤:
①将K旋转到电阻挡“×10”的位置。
②将红、黑表笔短接,旋动___________ (填“S”或“T”),使指针对准电阻挡___________刻线(填“0”或“∞”)。
③将两表笔分别与待测电阻相接,发现指针偏转角度过小,如图2中虚线所示,则应将K旋转到电阻挡“×___________”的位置(选填1、100)。
(2)该同学在做好正确操作后,表盘指针如图2中实线所示,则该电阻阻值___________Ω。
12. 某同学有个超霸(GP)9V电池如图甲所示,他欲测量该电池的电动势和内阻(内阻约为25Ω)。提供的器材如下:电流表A(量程为200μA,内阻为500Ω),开关S,电阻箱R1(最大阻值为9999.9Ω),电阻箱R2(最大阻值为99999.9Ω)和若干导线。
(1)由于电流表A的量程太小,需将电流表A改装成量程为9V的电压表V,则电流表A应与电阻箱______(选填“R1并联”“R1串联”“R2并联”或“R2串联”),并将该电阻箱的阻值调为________Ω。
(2)设计的测量电路如图乙所示,调节电阻箱R的阻值读出相应的电压表示数U,获得多组数据,画出是图线如图丙所示。若不考虑电表对电路的影响,则根据图线可得该电池的电动势E=______V、内阻r=______Ω。(结果均保留三位有效数字)
(3)若考虑电表对电路的影响,则该电池的电动势测量值_______真实值,内阻的测量值______真实值。(均选填“大于”“等于”或“小于”)
三、计算题∶本题共3小题,共42分。要求写出必要的文字说明、公式,只有答案的不给分。
13. 如图所示,粒子发射器发射出一束质量为m、电荷量为q的粒子(不计重力),从静止经加速电压加速后,沿极板方向射入两平行板中央,受偏转电压作用后,以某一速度离开偏转电场。已知平行板长为L,两板间距离为d,求:
(1)粒子进入偏转电场的速率;
(2)粒子在离开偏转电场时速度大小和方向。
14. 如图所示,在真空中,一绝缘细线的一端固定在O点另一端系一质量为m、带电荷量为+q的小球。弧ABC是以O点为圆心、半径为r的竖直圆弧,BC是圆弧的竖直直径,OA是圆弧的水平半径,一带电荷量为+Q的点电荷固定在A点的正上方,距离A点的高度为r。现将小球从A点由静止释放,小球沿圆弧AB运动到B点时的速度为v。已知重力加速度为g,静电力常量为k。
(1)求释放时小球加速度的大小a;
(2)求A、B两点的电势差UAB;
(3)在A点给小球竖直向下的初速度v0,已知小球能运动到C点求小球运动到C点时的速度vC。
15. 如图所示,光滑水平面上竖直固定有一半径为R的光滑绝缘圆弧轨道BC,水平面AB与圆弧BC相切于B点,O为圆心,OB竖直,OC水平,空间有水平向右的匀强电场。一质量为m、电荷量为q的带正电绝缘小球自A点由静止释放,小球沿水平面向右运动,AB间距离为2R,匀强电场的电场强度,重力加速度大小为g,不计空气阻力。求:
(1)小球从A点开始到达B点的过程中电场力做的功;
(2)小球在圆弧轨道BC上运动时对轨道的最大压力;
(3)求小球从C点飞出后在空中运动过程中的最小动能以及从A点到该位置电势能的变化量。
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宜宾市三中教育集团2024--2025学年秋期高2023级半期质量检测
物理试卷
(全卷满分:100分 完成时间:75分钟)
注意事项:
1.答卷前,考生务必将自己的考号、姓名、班级填写在答题卡上。
2.回答选择题时,选出每小题答案后,用 2B 铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动,用橡皮擦干净后,再选涂其它答案标号。回答非选择题时,将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
3.考试结束后,将答题卡交回。
一、选择题:本题共 10 小题,共 43 分。在每小题给出的四个选项中,第 1~7 题只有一项符合题目要求,每小题4分;第 8~10 题有多项符合题目要求,全部选对的得 5 分,选对但不全的得 3分,有选错的得 0 分。
1. 关于静电场,下列说法正确的是( )
A. 只适用于点电荷产生的电场
B. 沿电场线的方向电势一定降低
C. 匀强电场中电场强度处处相同,所以任何电荷在其中受力都相同
D. 根据可知,当两个电荷之间的距离趋近于零时库仑力变得无限大
【答案】B
【解析】
【详解】A.是电场强度的定义式,适用于任何电场,故A错误;
B.沿电场线的方向电势一定降低,故B正确;
C.匀强电场中电场强度处处相同,正、负电荷在其中受力方向不同,大小还与电荷量大小有关,故C错误;
D.当两个电荷之间的距离趋近于零时,库仑定律不再适用,故D错误。
故选B。
2. 关于电流、电压、电阻和电动势,下列说法正确的是( )
A. 电荷定向移动的方向就是电流方向
B. 由可知,电动势与非静电力做的功成正比,与所移动的电荷量成反比
C. 将一根粗细均匀的电阻丝均匀拉长,其电阻增大,电阻率也增大
D. 在混联电路中,任意一个电阻增大时,电路的总电阻增大
【答案】D
【解析】
【详解】A.规定正电荷定向移动的方向就是电流方向,故A错误;
B.是电动势的定义式,电动势由电源自身决定,与W、q无关,故B错误;
C.将一根粗细均匀的电阻丝均匀拉长,其电阻增大,但电阻率由材料与稳定决定,电阻率不变,故C错误;
D.在串、并联组合的电路中,任意一个电阻增大而其余电阻不变时,电路的总电阻增大。故D正确。
故选D。
3. 关于磁场,下列说法正确的是( )
A. 一小段通电直导线放在磁感应强度为零处,它所受磁场力一定为零
B. 由知,一小段通电导线在某处不受磁场力作用,则该处磁感应强度一定为零
C. 磁感应强度的方向,就是一小段通电导线在该处受磁场力的方向
D. 地理南、北极与地磁场的南、北极重合
【答案】A
【解析】
【详解】A.由知,一小段通电直导线放在磁感应强度为零处,它所受磁场力一定为零,故A正确;
B.一小段通电导线在某处不受磁场力,可能是导线与磁场平行,而该处磁感应强度不一定为零,故B错误;
C.磁感应强度的方向,与一小段通电导线在该处受磁场力的方向垂直,故C错误;
D.地理的南极、北极与地磁场的北极、南极并不重合,有磁偏角,故D错误。
故选A。
4. 两个半径均为r的相同金属球,两球相距d(d),分别带有电荷量2Q和,它们之间库仑力的大小为F,现将两球接触后再放回原处,则( )
A. 两球均带正电 B. 两球电荷量均为
C. 两小球间库仑力为 D. 两小球间库仑力小于
【答案】C
【解析】
【详解】AB.现将两球接触后再放回原处,则两球电荷量均为
故AB错误;
CD.两金属球相距d,则原来两球间库仑力满足
接触后两球间的库仑力满足
故D错误,C正确
故选C。
5. 电容式话筒含有电容式传感器,如图所示。导电性振动膜片与固定电极构成一个电容器,当振动膜片在声压的作用下运动时,两个电极间的电容发生变化,电路中电流随之变化,这样声信号就转变为电信号。当振动膜片向右运动时,下列说法正确的是( )
A. 电容器电容减小 B. 电容器所带电荷量增大
C. 电容器两极板间的场强减小 D. 电阻R上电流方向自左向右
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】A.振动膜片向右振动时电容器两极板间的距离变小,由可知电容器的电容变大,故A错误;
BD.由可知,在U不变的情况下,C增大则Q增大,电容器处于充电状态,R中电流方向自右向左,B正确,D错误;
C.依据可知,电容器两极板间的场强增大,故C错误。
故选B。
6. 如图,质量相同的两个带电粒子P、Q以相同的速度沿垂直于电场方向同时射入两平行板间的匀强电场中,P从两极板间正中央射入,Q从下极板边缘处射入,它们打在上板同一点,不计重力,不计粒子间的相互作用,下列说法正确的是( )
A. 粒子在电场中的运动时间不同
B. 打到极板上时,Q粒子的动能是P粒子动能的2倍
C. 粒子P、Q的电荷量之比为1∶2
D. 粒子P、Q的电势能减少量之比1∶2
【答案】C
【解析】
【详解】A.粒子运动过程只受电场力作用,故竖直方向做匀加速运动,水平方向做匀速运动;两粒子初速度相同,水平位移相同,故运动时间相同;故A正确;
B.在竖直方向有Q粒子的位移为P粒子的两倍,运动时间相同,根据可知Q粒子的加速度为P粒子的加速度的两倍,那么,Q粒子的电场力为P粒子的电场力的两倍;根据可得电场力对P、Q两粒子做的功之比为1∶4,根据动能定理可得
解得
由于P、Q两粒子的初动能相同,但具体数值未知,所以打到极板上时,Q粒子的动能不一定是P粒子动能的2倍,故B错误;
C.根据做功公式则有
其中
可得
故C正确;
D.电场力对P、Q两粒子做的功之比为1∶4,根据功能关系可得粒子P、Q的电势能减少量之比1∶4,故D错误;
故选C。
7. 如图所示,电荷量为q的两个正点电荷放置于正方体的顶点A、C,正方体的边长为a,静电力常量为k,则下列说法正确的是( )
A. 顶点B和D的电场强度相同
B. 顶点B和D的电势不相等
C. 电子在B点电势能小于在B′点的电势能
D. 顶点的电场强度大小为
【答案】C
【解析】
【详解】A.根据电场叠加规律可知,顶点B和D的电场强度大小相等,方向相反,故A错误;
B.根据对称性可知顶点B和D的电势相等,故B错误;
C.B点离电荷的距离较近,则B点电势较高,根据可知,电子在B点电势能小于在B′点的电势能,故C正确;
D.根据几何知识可知顶点与AC两点的连线夹角为60°,故顶点的电场强度大小为
故D错误。
故选C。
8. 某静电场中的x轴上,一个带正电粒子在O点由静止释放,仅在电场力作用下沿x轴正向运动,带电粒子的电势能随粒子在x轴上的位置变化规律如图所示,则下列判断正确的是( )
A. 带电粒子在处速度最大
B. 带电粒子先做加速运动后做减速运动
C. 带电粒子运动的加速度不断减小
D. 带电粒子的电势能不断减小
【答案】CD
【解析】
【详解】ABD.由图象可知粒子的电势能一直减小,所以粒子的动能一直增加,即粒子一直做加速运动,故AB错误,D正确;
C.由于电场力
因此图象的切线斜率大小反映电场力大小也反映加速度大小,由图象可知粒子运动过程中加速度一直减小,故C正确。
故选CD。
9. 如图所示,电路中、、均为定值电阻,电源的内阻不能忽略,平行板电容器C的极板水平放置,闭合开关,带电油滴刚好悬浮在两板之间静止不动。现闭合开关,下列说法正确的是( )
A. 带电油滴带负电 B. 电压表示数减小
C. 电流表示数增大 D. 带电油滴将向下运动
【答案】BD
【解析】
【详解】A.带电油滴受电场力向上,平行板电容器C电场方向向上,故带电油滴带正电,故A错误;
B.闭合开关,总电阻变小,根据闭合电路欧姆定律可知,总电流增大,即电源内阻r上的电压增大,路端电压变小,电压表示数减小,故B正确;
C.由于总电流增大,则两端电压增大,并联支路的电压变小,即定值电阻电流变小,电流表示数减小,故C错误;
D.并联支路的电压变小,电容器两板间电压变小,板间的电场强度减小,向上的电场力变小,则油滴向下运动,故D正确。
故选BD。
10. 如图所示,在一光滑绝缘水平面上有一个半径为R的圆,其中O为圆心,AB为直径,整个圆处于电场强度为E、方向与水平面平行的匀强电场中。在圆周上的A点有一个发射器,在水平面内沿不同的方向发射带电量为+q的小球,小球均会经过圆周上不同的点,在这些点中,经过C点的动能增量最大。小球之间的相互作用不计,且∠CAO=30°,下列说法中正确的是( )
A. 电场的方向沿CO方向且由C→O
B. A、B两点间的电势差UAB=ER
C. 如果某小球从A点沿垂直于电场方向发射,恰好落到C点,那么,该小球的初动能为
D. 如果某小球从A点沿垂直于电场方向发射,恰好落到B点,那么,该小球的初动能为
【答案】BD
【解析】
【详解】A.小球在匀强电场中,从A点运动到C点,根据动能定理
因为到达C点时的小球的动能最大,所以最大,则在圆周上找不到与C电势相等的点,且由A到C电场力对小球做正功。过C点作切线,则该切线为等势线,过C点作该切线的垂线,则该垂线为电场线,场强方向如图示
故电场线沿OC方向,故A错误;
B.由图可知,A、B两点间的电势差为
故B正确;
C.如果某小球从A点沿垂直于电场方向发射,恰好落到C点,小球只受电场力,做类平抛运动,垂直电场方向上
沿电场方向上
由以上两式得
故C错误
D.如果某小球从A点沿垂直于电场方向发射,恰好落到B点,小球只受电场力,做类平抛运动,垂直电场方向上
沿电场方向上
由以上两式得
故D正确。
故选BD。
二、实验探究题:本题共 2 小题,共 15 分。
11. 某实验小组在实验室练习使用多用电表测电阻:
(1)多用电表表盘如图1所示,某同学在完成机械调零后,准备测电阻,他进行如下操作,请帮助他完成以下实验步骤:
①将K旋转到电阻挡“×10”的位置。
②将红、黑表笔短接,旋动___________ (填“S”或“T”),使指针对准电阻挡的___________刻线(填“0”或“∞”)。
③将两表笔分别与待测电阻相接,发现指针偏转角度过小,如图2中虚线所示,则应将K旋转到电阻挡“×___________”的位置(选填1、100)。
(2)该同学在做好正确操作后,表盘指针如图2中实线所示,则该电阻阻值为___________Ω。
【答案】(1) ①. T ②. 0 ③. 100
(2)1900
【解析】
【小问1详解】
②[1][2] 欧姆调零时应将红、黑表笔短接,旋动欧姆调零旋钮,即T,使指针对准表盘右侧零刻度线处,即电阻挡的0刻线;
③[3] 将两表笔分别与待测电阻相接,发现指针偏转角度过小,说明待测电阻阻值较大,应换大倍率,即将K旋转到电阻挡“×100”的位置。
【小问2详解】
欧姆表的读数为指针所指刻度与倍率的乘积,所以图中所测电阻值为
12. 某同学有个超霸(GP)9V电池如图甲所示,他欲测量该电池的电动势和内阻(内阻约为25Ω)。提供的器材如下:电流表A(量程为200μA,内阻为500Ω),开关S,电阻箱R1(最大阻值为9999.9Ω),电阻箱R2(最大阻值为99999.9Ω)和若干导线。
(1)由于电流表A的量程太小,需将电流表A改装成量程为9V的电压表V,则电流表A应与电阻箱______(选填“R1并联”“R1串联”“R2并联”或“R2串联”),并将该电阻箱的阻值调为________Ω。
(2)设计的测量电路如图乙所示,调节电阻箱R的阻值读出相应的电压表示数U,获得多组数据,画出是图线如图丙所示。若不考虑电表对电路的影响,则根据图线可得该电池的电动势E=______V、内阻r=______Ω。(结果均保留三位有效数字)
(3)若考虑电表对电路的影响,则该电池的电动势测量值_______真实值,内阻的测量值______真实值。(均选填“大于”“等于”或“小于”)
【答案】 ①. R2串联 ②. 44500 ③. 8.62(8.55~8.70均可给分) ④. 19.1(18.6~19.3均可给分) ⑤. 小于 ⑥. 小于
【解析】
【详解】(1)[1]根据电表的改装,应将给电流表串联一个电阻,从而将其改装为电压表。将,的电流表改装成量程为的电压表,则有
代入数据解得
通过以上计算,应选:串联
[2]应将电阻箱的阻值调为
(2)[3]由图乙,据闭合电路欧姆定律,得电路中电流为,电压表的示数为
上式变形可得
由图丙可知
[4]电池的内阻为
[5]如果把电阻箱的电阻看做外电路,则电压表可看成内电路的一部分,因此实际测出的是电池和电压表整体等效的和,当外电路打开时,电压表与电源构成闭合回路,此时电压表两端的电压即为等效电动势
小于电池电动势。
[6]因电压表和电池并联,因此等效内阻
小于电池内阻。
三、计算题∶本题共3小题,共42分。要求写出必要的文字说明、公式,只有答案的不给分。
13. 如图所示,粒子发射器发射出一束质量为m、电荷量为q的粒子(不计重力),从静止经加速电压加速后,沿极板方向射入两平行板中央,受偏转电压作用后,以某一速度离开偏转电场。已知平行板长为L,两板间距离为d,求:
(1)粒子进入偏转电场的速率;
(2)粒子在离开偏转电场时速度大小和方向。
【答案】(1)
(2),速度方向与水平方向夹角的正切值为
【解析】
【小问1详解】
由动能定理得
解得
【小问2详解】
粒子在偏转电场中水平方向做匀速直线运动,则有
L=v0t
粒子在偏转电场中做类平抛运动,则有
其中
粒子在离开偏转电场时速度大小为
设速度与水平方向的夹角为,则
解得
,
14. 如图所示,在真空中,一绝缘细线的一端固定在O点另一端系一质量为m、带电荷量为+q的小球。弧ABC是以O点为圆心、半径为r的竖直圆弧,BC是圆弧的竖直直径,OA是圆弧的水平半径,一带电荷量为+Q的点电荷固定在A点的正上方,距离A点的高度为r。现将小球从A点由静止释放,小球沿圆弧AB运动到B点时的速度为v。已知重力加速度为g,静电力常量为k。
(1)求释放时小球加速度的大小a;
(2)求A、B两点的电势差UAB;
(3)在A点给小球竖直向下的初速度v0,已知小球能运动到C点求小球运动到C点时的速度vC。
【答案】(1);(2);(3)
【解析】
【分析】
【详解】(1)释放时,小球所受库仑力大小
根据牛顿第二定律,有
F1+mg=ma
故
(2)小球从A运动至B的过程中,根据动能定理有
解得
(3)由电场力做功特点知,小球从A运动到C的过程中,电场力做功为0,由动能定理得
解得
15. 如图所示,光滑水平面上竖直固定有一半径为R的光滑绝缘圆弧轨道BC,水平面AB与圆弧BC相切于B点,O为圆心,OB竖直,OC水平,空间有水平向右的匀强电场。一质量为m、电荷量为q的带正电绝缘小球自A点由静止释放,小球沿水平面向右运动,AB间距离为2R,匀强电场的电场强度,重力加速度大小为g,不计空气阻力。求:
(1)小球从A点开始到达B点的过程中电场力做的功;
(2)小球在圆弧轨道BC上运动时对轨道的最大压力;
(3)求小球从C点飞出后在空中运动过程中的最小动能以及从A点到该位置电势能的变化量。
【答案】(1)
(2),方向与竖直方向成45°角斜向右下
(3), -
【解析】
【小问1详解】
小球从A点开始到达B点的过程中电场力做的功为
【小问2详解】
小球在光滑绝缘圆弧轨道上运动时,设电场力与重力的合力与竖直方向的夹角为,则有
可得
可知当小球运动到圆弧轨道的中点时,小球的速度最大,根据动能定理可得
根据牛顿第二定律可得
联立解得
根据牛顿第三定律可知,小球对轨道压力大小为,方向与竖直方向成45°角斜向右下。
【小问3详解】
小球从A到C点,根据动能定理有
解得
小球从C点飞出后,当合力与速度方向垂直时,速度最小即动能最小;水平方向有
竖直方向有
可知当合力与速度方向垂直时,即水平速度大小等于竖直速度大小时,设为D点
解得
小球从C到D点水平方向有
小球从A点开始到达D点的过程中,根据功能关系可知
解得
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