精品解析：湖北省武汉市常青联合体2024-2025学年高二上学期期中考试物理试卷

武汉市常青联合体2024-2025学年度第一学期期中考试 高二物理试卷 命题学校：江夏实验高级中学 命题教师：吴满意 审题教师：胡孙姗 考试时间：2024年11月14日10：30-11：45试卷满分：100分 一、单选题：（每题4分，共计28分） 1. 下列说法中正确的是（ ） A. 干涉和衍射是波所特有的现象 B. 在波的干涉中，振动加强点的位移始终最大 C. 当观察者与波源发生相对运动时，接收到波的频率与波源发出的频率一定不同 D. 机械波在某种介质中传播，若波源的频率增大，其传播速度也增大 2. 如图所示，a、b、c为电场中同一条电场线上的三点，其中c为a、b的中点。若一个运动的正电荷只在静电力作用下先后经过a、b两点，a、b两点的电势分别为，，则（　　） A. a点的场强一定小于b点的场强 B. a点的场强一定大于b点的场强 C. 正电荷在a点的动能小于在b点的动能 D. 正电荷在a点的动能大于在b点的动能 3. 按图连接电路。先使开关S与1端相连，电源向电容器充电，这个过程可在短时间内完成。然后把开关S掷向2端，电容器通过电阻R放电，电流传感器将电流信息传入计算机。电容器在放电过程中，下列说法正确的是（ ） A. 电容器的电容不断减小 B. 电容器所带的电荷量不断增大 C. 电容器两极板间的电压保持不变 D. 电容器两极板间的电场强度不断减小 4. 在同一介质中，O、A两点处的波源分别在和时起振，两波源的振动图像分别如图1、2所示，时由O点发出的波恰好传播到A点。下列说法正确的是（　　） A. 两列波的起振方向相反，传播速度大小不同 B. 两列波不能产生稳定的干涉图样 C. 两列波在O、A中点处第一次相遇 D. 时，位于O、A中点处质点的位移为15cm 5. 地球物理探矿的基本原理是在大地表面设置一对正、负电极，根据地下电场和电流的分布情况，推测出地下矿体的分布。如图所示为某次探矿中电场的分布情况，它和等量异种点电荷的电场分布等效，为电场中的四个点，其中两点在两点电荷连线的中垂线上，下列说法正确的是（　　） A. 点的电势高于点的电势，点的电场强度小于点的电场强度 B. 点的电势高于点的电势，点的电场强度大于点的电场强度 C. 负电荷由点移动到点，电场力做负功 D. 正电荷在点的电势能大于在点的电势能 6. 如图甲所示，两水平金属板间距为d，板间电场强度的变化规律如图乙所示。时刻，质量为m的带电微粒以初速度沿中线射入两板间，时间内微粒匀速运动，T时刻微粒恰好经金属板边缘飞出。微粒运动过程中未与金属板接触，重力加速度的大小为g。关于微粒在0～T时间内运动的描述，正确的是（ ） A. 末速度大小为 B. 末速度有竖直分速度 C. 克服电场力做功为mgd D. 重力势能减少了 7. 在x轴的和两处分别固定两个点电荷、，图中曲线是两电荷间的电势与位置x之间的关系图像，图线的最低点在处。现在处由静止释放一个质量为m、电荷量为q的正点电荷，该电荷只在电场力作用下运动，取无穷远处电势为零。下列说法正确的是（　　） A. 、可能都是负电荷 B. 两固定电荷电量之比为 C. 点电荷q可能运动到处 D. 点电荷q运动到处加速度为零 二、多选题：（每题4分，半对2分，共计12分） 8. 如图所示，半径为R的半圆柱形玻璃砖，OD为直径，一束由红光和紫光组成的复色光，沿AO方向从真空方向射入玻璃，入射角为，OB、OC为两条折射光线，光由O到B的时间为，由О到C的时间为，以下说法正确的是（　　） A. OB为红光 B. C. 若，OB长度为R，则OB光线在玻璃中的折射率为 D. 若，OB长度为R，则OB光线在B点不发生全反射 9. 一列简谐横波，某时刻的图象如图甲所示，从该时刻开始计时，波上A质点的振动图象如图乙所示，则以下说法正确的是（ ） A. 这列波的波速是25m/s B. 质点P将比质点Q先回到平衡位置 C. 经过，A质点通过的路程为4m D. 经过，A质点通过的位移为0.5m 10. 如图所示，平行板电容器与电动势为E的电源连接，上极板A接地，一带负电的油滴静止于电容器中的P点，现将平行板电容器的下极板B竖直向下移动一小段距离，则（ ） A. 带电油滴将静止 B. P点的电势将升高 C. 带电油滴在P点时的电势能增大 D. 电容器的电容减小，极板带电荷量减小 三、实验题：（11题6分，12题12分） 11. 某物理兴趣小组利用图示装置来探究影响电荷间的静电力的因素。图甲中，A是一个带正电的物体，系在绝缘丝线上的带正电的小球会在静电力的作用下发生偏离，静电力的大小可以通过丝线偏离竖直方向的角度显示出来。他们分别进行了以下操作。 步骤一：如图甲所示，用绝缘柄固定带电物体，把系在丝线上的带电小球先后挂在横杆上的、、等位置，比较小球在不同位置所受静电力的大小。 步骤二：如图乙所示，固定带电小球B处于同一位置，用绝缘柄移动带电物体，使和带电小球B的距离保持不变。增大或减小其所带的电荷量，比较小球所受的静电力大小。 （1）图中实验采用的方法是______（填正确选项前的字母）。 A. 理想实验法 B. 等效替代法 C. 微小量放大法 D. 控制变量法 （2）为了比较带电小球所受带电体的作用力的大小，下列方法最好的是______。 A. 比较小球抬起的高度 B. 比较小球往右偏移的距离 C. 比较丝线偏离竖直方向的角度 D. 比较丝线的长度 （3）如图乙所示缓慢移动绝缘底座，改变和的距离，得到五组、数据，根据库仑定律，拟合的库仑力与距离的关系图像可能正确的是______； A. B. C. 12. 在“用双缝干涉实验测量光的波长”实验中，将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上（如图甲），并选用缝间距为d的双缝屏。从仪器注明的规格可知，毛玻璃屏与双缝屏间的距离为L，接通电源使光源正常工作，发出白光。 （1）组装仪器时，若将单缝和双缝均沿竖直方向分别固定在a处和b处，则___________。 A．可观察到水平方向的干涉条纹 B．可观察到竖直方向的干涉条纹 C．看不到干涉现象 （2）若取下红色滤光片，其他实验条件不变，则在目镜中___________。 A．观察不到干涉条纹 B．可观察到明暗相间的白条纹 C．可观察到彩色条纹 （3）若想增加从目镜中观察到的条纹个数，该同学可___________。 A．将单缝向双缝靠近 B．将屏向靠近双缝的方向移动 C．将屏向远离双缝的方向移动 D．使用间距更小的双缝 （4）若实验中在像屏上得到的干涉图样如图乙所示，毛玻璃屏上的分划板刻线在图乙中A、B位置时，游标尺的读数分别为x1、x2，则入射的单色光波长的计算表达式为λ=___________。分划板刻线在某条亮条纹位置时游标卡尺如图丙所示，则其读数为___________mm。 四、解答题：（13题10分，14题14分，15题18分） 13. 如图所示，ABC为一透明材料制成的柱形光学元件的横截面，该种材料的折射率，AC是一半径为R的圆弧，O为圆弧面圆心，ABCO构成正方形，在O处有一点光源，从点光源射入圆弧AC的光线，进入透明材料后首次射向AB或BC界面直接射出．下面的问题只研究进入透明材料后首次射向AB或BC界面的光线，已知AB面上的P点到A点的距离为．求： （1）从P点射出的光线的折射角； （2）AB和BC截面上没有光线射出部分的总长度． 14. 一列简谐横波某时刻的波形图如图甲所示从该时刻开始计时，波上质点A的振动图像如图乙所示。 （1）从该时刻起经过，质点P通过的路程s和波传播的距离L分别为多少； （2）求此简谐横波的传播速度大小 （3）若时振动刚刚传到A点，则从该时刻起横坐标为的质点第二次位于波峰所需要的时间是多少？ 15. 如图所示，AC水平轨道上AB段光滑，BC段粗糙，且，CDF为竖直平面内半径为的光滑半圆轨道，两轨道相切于C点，CF右侧有电场强度的匀强电场，方向水平向右。一根轻质绝缘弹簧水平放置，一端固定在A点，另一端与带负电滑块P接触但不连接，弹簧原长时滑块在B点。现向左压缩弹簧后由静止释放，当滑块P运动到F点瞬间对轨道压力为4N。已知滑块P的质量为，电荷量大小为，与轨道BC间的动摩擦因数为，忽略滑块P与轨道间电荷转移，重力加速度g取10m/s2。求： （1）求滑块到F点时的动能； （2）求滑块到D点时对轨道的压力； （3）若滑块P沿光滑半圆轨道CDF运动过程中时，对圆弧轨道的最小压力为10N，求弹簧释放瞬间弹性势能。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 武汉市常青联合体2024-2025学年度第一学期期中考试 高二物理试卷 命题学校：江夏实验高级中学 命题教师：吴满意 审题教师：胡孙姗 考试时间：2024年11月14日10：30-11：45试卷满分：100分 一、单选题：（每题4分，共计28分） 1. 下列说法中正确的是（ ） A. 干涉和衍射是波所特有的现象 B. 在波的干涉中，振动加强点的位移始终最大 C. 当观察者与波源发生相对运动时，接收到波的频率与波源发出的频率一定不同 D. 机械波在某种介质中传播，若波源的频率增大，其传播速度也增大 【答案】A 【解析】 【详解】A．干涉和衍射是波所特有的现象。故A正确； B．在波的干涉中，振动加强点的位移随时间发生变化，其振幅最大。故B错误； C．由多普勒效应可知，当观察者与波源相互靠近或远离时，接收到波的频率与波源发出的频率一定不同，若当观察者围绕波源圆周运动时频率相同。故C错误； D．机械波在介质中的传播速度由介质决定，与波的频率无关，可知机械波在某种介质中传播，若波源的频率增大，其传播速度保持不变。故D错误。 故选A。 2. 如图所示，a、b、c为电场中同一条电场线上的三点，其中c为a、b的中点。若一个运动的正电荷只在静电力作用下先后经过a、b两点，a、b两点的电势分别为，，则（　　） A. a点的场强一定小于b点的场强 B. a点的场强一定大于b点的场强 C. 正电荷在a点的动能小于在b点的动能 D. 正电荷在a点的动能大于在b点的动能 【答案】C 【解析】 【详解】AB．若此电场线是匀强电场中的某条电场线，则a点的场强等于b点的场强，故AB错误； CD．若将正电荷从a点移到b点，电场力做正功，则电势能减小，动能增加。因此正电荷在a点的动能小于在b点的动能，故C正确，D错误。 故选C。 3. 按图连接电路。先使开关S与1端相连，电源向电容器充电，这个过程可在短时间内完成。然后把开关S掷向2端，电容器通过电阻R放电，电流传感器将电流信息传入计算机。电容器在放电过程中，下列说法正确的是（ ） A. 电容器的电容不断减小 B. 电容器所带的电荷量不断增大 C. 电容器两极板间的电压保持不变 D. 电容器两极板间的电场强度不断减小 【答案】D 【解析】 【详解】A．电容器的电容是由电容器本身决定的，与是否带电无关，A错误； B．电容器放电时所带的电荷量不断减小，B错误； C．根据 解得 可知Q减小，电容器的电容C不变，则电容器两极板间的电压减小，C错误；        D．根据 结合上述分析可知，电容器两极板间的电场强度不断减小，D正确。 故选D。 4. 在同一介质中，O、A两点处的波源分别在和时起振，两波源的振动图像分别如图1、2所示，时由O点发出的波恰好传播到A点。下列说法正确的是（　　） A. 两列波的起振方向相反，传播速度大小不同 B. 两列波不能产生稳定的干涉图样 C. 两列波在O、A中点处第一次相遇 D. 时，位于O、A中点处质点的位移为15cm 【答案】D 【解析】 【详解】A．由图可知O点发出的波起振方向向下，A点发出的波起振方向向上，两列波的起振方向相反，同一介质中波的传播速度大小相同，A错误； B．由图可知两列波的周期都为 则频率相同，能产生稳定的干涉图样，B错误； C．时由O点发出的波恰好传播到A点，则 设O点发出的波经时间t两列波第一次相遇，则有 解得 此时距离O点的距离 C错误； D．设波经时间t1传播到O、A中点处，有 解得 则时，由O点发出的波传播到O、A中点处又振动了 此时位移为5cm； 由A点发出的波传播到O、A中点处又振动了 此时位移为10cm； 则位于O、A中点处质点的位移为15cm，D正确。 故选D。 5. 地球物理探矿的基本原理是在大地表面设置一对正、负电极，根据地下电场和电流的分布情况，推测出地下矿体的分布。如图所示为某次探矿中电场的分布情况，它和等量异种点电荷的电场分布等效，为电场中的四个点，其中两点在两点电荷连线的中垂线上，下列说法正确的是（　　） A. 点的电势高于点的电势，点的电场强度小于点的电场强度 B. 点的电势高于点的电势，点的电场强度大于点的电场强度 C. 负电荷由点移动到点，电场力做负功 D. 正电荷在点的电势能大于在点的电势能 【答案】AC 【解析】 【详解】A．沿电场线电势降低，电场线的疏密反映电场强度的大小，则点的电势高于点的电势，点的电场强度小于点的电场强度，故A正确； B．等量异种点电荷产生的电场中，两点电荷连线的中垂线是等势线，则点的电势等于点的电势，点的电场强度大于点的电场强度，故B错误； C．负电荷由点移动到点，由于点的电势高于点的电势，则电场力做负功，故C正确； D．正电荷由点移动到点，由于点的电势低于点的电势，则电场力做负功，电势能增大，正电荷在点的电势能小于在点的电势能，故D错误。 故选AC。 6. 如图甲所示，两水平金属板间距为d，板间电场强度的变化规律如图乙所示。时刻，质量为m的带电微粒以初速度沿中线射入两板间，时间内微粒匀速运动，T时刻微粒恰好经金属板边缘飞出。微粒运动过程中未与金属板接触，重力加速度的大小为g。关于微粒在0～T时间内运动的描述，正确的是（ ） A. 末速度大小为 B. 末速度有竖直分速度 C. 克服电场力做功为mgd D. 重力势能减少了 【答案】D 【解析】 【详解】AB．时间内微粒匀速运动，则有 内，微粒做平抛运动，竖直方向的末速度大小为 时间内，对微粒根据牛顿第二定律 解得，微粒的加速度为 方向竖直向上。则T时刻竖直方向的末速度大小为 所以末速度的方向沿水平方向，大小为，故AB错误； C．在内和时间内竖直方向上的加速度大小相等，方向相反，时间相等，则位移的大小相等，为，整个过程中克服电场力做功 故C错误； D．微粒在竖直方向上向下运动，由题意可知，位移大小为，则重力势能的减小量 故D正确。 故选D。 7. 在x轴的和两处分别固定两个点电荷、，图中曲线是两电荷间的电势与位置x之间的关系图像，图线的最低点在处。现在处由静止释放一个质量为m、电荷量为q的正点电荷，该电荷只在电场力作用下运动，取无穷远处电势为零。下列说法正确的是（　　） A. 、可能都是负电荷 B. 两固定电荷电量之比为 C. 点电荷q可能运动到处 D. 点电荷q运动到处加速度为零 【答案】D 【解析】 【详解】A．若假设、都是负电荷，则x轴上的电场线应该从无穷远处某点分别指向两电荷所在位置，由于选取无穷远处电势为0，则根据沿着电场线方向电势逐渐降低，可知画出的图线应该在轴下方，与题图相矛盾，所以假设错误，即、不可能都是负电荷，故A错误； BD．由图线的斜率表示电场强度的大小，依题意可知处的合电场强度为0，则点电荷q在该处受到的合外力为0，加速度为0；由场强叠加原理可知、在处各自产生的电场强度大小相等，方向相反，即 可得 故B错误，D正确； C．由题图可知，处的电势与处的电势相等，所以在处由静止释放一个正点电荷，根据功能关系可得 即电荷到达处时速度为0，所以正点电荷q不可能运动到处，故C错误。 故选D。 二、多选题：（每题4分，半对2分，共计12分） 8. 如图所示，半径为R的半圆柱形玻璃砖，OD为直径，一束由红光和紫光组成的复色光，沿AO方向从真空方向射入玻璃，入射角为，OB、OC为两条折射光线，光由O到B的时间为，由О到C的时间为，以下说法正确的是（　　） A. OB为红光 B. C. 若，OB长度为R，则OB光线在玻璃中的折射率为 D. 若，OB长度为R，则OB光线在B点不发生全反射 【答案】BC 【解析】 【分析】 【详解】 A．由于OB光偏折程度比OC光大，所以OB光的折射率大，可知，光束OB是紫光，OC是红光，故A错误； B．设任一光线的入射角为，折射角为r，光在玻璃中传播的路程是S，半圆柱的半径为R。则光在玻璃中的速度为 由几何知识得 则光在玻璃中传播时间为 由折射定律得 则得 由题图知，两束光的入射角相同，R、c相等，所以两束光分别在OB、OC段传播时所用的时间相等，故B正确； C．若， OB长度为R，由几何关系得，折射角为，可得OB光线在玻璃中的折射率为 故C正确； D．若，OB长度为R，则OB光线在B点的入射角为，则 故入射角大于临界角，能发生全反射，故D错误。 故选BC。 9. 一列简谐横波，某时刻的图象如图甲所示，从该时刻开始计时，波上A质点的振动图象如图乙所示，则以下说法正确的是（ ） A. 这列波的波速是25m/s B. 质点P将比质点Q先回到平衡位置 C. 经过，A质点通过的路程为4m D. 经过，A质点通过的位移为0.5m 【答案】AC 【解析】 【详解】A．由甲图可知，该波的波长 周期 故该波的波速 A正确； B．图示时刻质点P沿y轴负方向，Q直接向平衡位置运动，所以质点P将比质点Q后回到平衡位置，B错误； C．=0.4s=0.5T，质点做简谐运动时在一个周期内质点A通过的路程是4倍振幅，则经过=0.4s，A质点通过的路程是 C正确； D．因为=0.8s=T，所以质点A又回到平衡位置，通过的位移为0，D错误。 故选AC。 10. 如图所示，平行板电容器与电动势为E的电源连接，上极板A接地，一带负电的油滴静止于电容器中的P点，现将平行板电容器的下极板B竖直向下移动一小段距离，则（ ） A. 带电油滴将静止 B. P点的电势将升高 C. 带电油滴在P点时的电势能增大 D. 电容器的电容减小，极板带电荷量减小 【答案】BD 【解析】 【详解】A．带电油滴所受静电力 平行板电容器的下极板B竖直向下移动，d增大，则F减小，则带电油滴的合力竖直向下，即油滴竖直向下运动，故A错误； B．间的电势差为 平行板电容器的下极板B竖直向下移动，d增大，不变，则UAP减小，上极板A接地，电势始终为零，所以P点电势升高，故B正确； C．由图可知，上极板A与电源正极相连，带正电，所以油滴带负电，P点的电势升高，则油滴的电势能将减小，故C错误； D．由电容公式可知由于d增大，C减小，由解得 d增大，Q减小，故D正确。 故选BD。 三、实验题：（11题6分，12题12分） 11. 某物理兴趣小组利用图示装置来探究影响电荷间的静电力的因素。图甲中，A是一个带正电的物体，系在绝缘丝线上的带正电的小球会在静电力的作用下发生偏离，静电力的大小可以通过丝线偏离竖直方向的角度显示出来。他们分别进行了以下操作。 步骤一：如图甲所示，用绝缘柄固定带电物体，把系在丝线上的带电小球先后挂在横杆上的、、等位置，比较小球在不同位置所受静电力的大小。 步骤二：如图乙所示，固定带电小球B处于同一位置，用绝缘柄移动带电物体，使和带电小球B的距离保持不变。增大或减小其所带的电荷量，比较小球所受的静电力大小。 （1）图中实验采用的方法是______（填正确选项前的字母）。 A. 理想实验法 B. 等效替代法 C. 微小量放大法 D. 控制变量法 （2）为了比较带电小球所受带电体的作用力的大小，下列方法最好的是______。 A. 比较小球抬起的高度 B. 比较小球往右偏移的距离 C. 比较丝线偏离竖直方向的角度 D. 比较丝线的长度 （3）如图乙所示缓慢移动绝缘底座，改变和的距离，得到五组、数据，根据库仑定律，拟合的库仑力与距离的关系图像可能正确的是______； A. B. C. 【答案】（1）D （2）C （3）C 【解析】 【小问1详解】 图中实验先保持电量不变改变电荷间距；然后保持间距不变，改变电荷量，则采用的方法是固定变量法，故选D； 【小问2详解】 带电小球平衡时所受带电体的作用力的大小为 F=mgtanθ 则为了比较带电小球所受带电体的作用力的大小，最好的办法是比较丝线偏离竖直方向的角度。故选C。 【小问3详解】 根据 可知 可知成正比关系。 故选C。 12. 在“用双缝干涉实验测量光的波长”实验中，将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上（如图甲），并选用缝间距为d的双缝屏。从仪器注明的规格可知，毛玻璃屏与双缝屏间的距离为L，接通电源使光源正常工作，发出白光。 （1）组装仪器时，若将单缝和双缝均沿竖直方向分别固定在a处和b处，则___________。 A．可观察到水平方向的干涉条纹 B．可观察到竖直方向的干涉条纹 C．看不到干涉现象 （2）若取下红色滤光片，其他实验条件不变，则在目镜中___________。 A．观察不到干涉条纹 B．可观察到明暗相间的白条纹 C．可观察到彩色条纹 （3）若想增加从目镜中观察到的条纹个数，该同学可___________。 A．将单缝向双缝靠近 B．将屏向靠近双缝的方向移动 C．将屏向远离双缝的方向移动 D．使用间距更小的双缝 （4）若实验中在像屏上得到的干涉图样如图乙所示，毛玻璃屏上的分划板刻线在图乙中A、B位置时，游标尺的读数分别为x1、x2，则入射的单色光波长的计算表达式为λ=___________。分划板刻线在某条亮条纹位置时游标卡尺如图丙所示，则其读数为___________mm。 【答案】 ①. B ②. C ③. B ④. ⑤. 31.10 【解析】 【详解】（1）[1]因为该实验是双缝干涉实验，a是单缝，b是双缝，若均竖直放置，观察到的是竖直方向的干涉条纹。 故选B。 （2）[2]若取下红色滤光片，白光干涉条纹为彩色的。 故选C。 （3）[3]若想增加从目镜中观察到的条纹个数，需要减小条纹间距，根据条纹间距的公式 可知，需要减小双缝到屏的距离L或增大双缝间的距离d。 故选B。 （4）[4]根据题意，条纹间距为 两式联立得 [5]游标卡尺读数等于主尺读数与游标尺读数之和，所以图示读数为 四、解答题：（13题10分，14题14分，15题18分） 13. 如图所示，ABC为一透明材料制成的柱形光学元件的横截面，该种材料的折射率，AC是一半径为R的圆弧，O为圆弧面圆心，ABCO构成正方形，在O处有一点光源，从点光源射入圆弧AC的光线，进入透明材料后首次射向AB或BC界面直接射出．下面的问题只研究进入透明材料后首次射向AB或BC界面的光线，已知AB面上的P点到A点的距离为．求： （1）从P点射出的光线的折射角； （2）AB和BC截面上没有光线射出部分的总长度． 【答案】（1）（2）0.5R 【解析】 【详解】(1)设射向P点的光线入射角为θ1，折射角为，由几何关系有 根据折射定律有 解得 (2)设材料的临界角为C，射向M点的光线恰好发生全反射，则有 AB截面没有光射出部分的长度为 根据对称性可知，两截面上没有光线射出部分的总长度为 代入解得 14. 一列简谐横波某时刻的波形图如图甲所示从该时刻开始计时，波上质点A的振动图像如图乙所示。 （1）从该时刻起经过，质点P通过的路程s和波传播的距离L分别为多少； （2）求此简谐横波的传播速度大小 （3）若时振动刚刚传到A点，则从该时刻起横坐标为的质点第二次位于波峰所需要的时间是多少？ 【答案】（1）6m，15m （2）25m/s （3）1.8s 【解析】 【小问1详解】 波的周期T=0.8s，波长λ=20m，则质点P通过的路程 s=3A=6m 波传播的距离 【小问2详解】 此简谐横波的传播速度大小 【小问3详解】 横坐标为的质点第二次位于波峰时，波向前传播x=45m，则用时间 15. 如图所示，AC水平轨道上AB段光滑，BC段粗糙，且，CDF为竖直平面内半径为的光滑半圆轨道，两轨道相切于C点，CF右侧有电场强度的匀强电场，方向水平向右。一根轻质绝缘弹簧水平放置，一端固定在A点，另一端与带负电滑块P接触但不连接，弹簧原长时滑块在B点。现向左压缩弹簧后由静止释放，当滑块P运动到F点瞬间对轨道压力为4N。已知滑块P的质量为，电荷量大小为，与轨道BC间的动摩擦因数为，忽略滑块P与轨道间电荷转移，重力加速度g取10m/s2。求： （1）求滑块到F点时的动能； （2）求滑块到D点时对轨道的压力； （3）若滑块P沿光滑半圆轨道CDF运动过程中时，对圆弧轨道的最小压力为10N，求弹簧释放瞬间弹性势能。 【答案】（1）0.8J；（2）7N，方向沿OD连线向右；（3）4.9J 【解析】 【详解】（1）F点时，对滑块，由牛顿第二定律 根据牛顿第三定律知轨道对滑块的压力为 联立解得滑块到F点时的动能 （2）滑块从D到F的过程中，根据动能定理，有 在D点时，根据牛顿第二定律 联立解得 根据牛顿第三定律知，滑块对轨道的压力大小为7N，方向沿OD连线向右； （3）重力和电场力可看作等效重力（斜向左下方），此时 设等效重力的方向与竖直方向夹角为，则有 可得 设等效最高点为M点，M点处，对圆弧轨道压力最小，为10N，根据牛顿第二定律 圆弧轨道对滑块的压力 滑块P从压缩时到M点的过程中，由动能定理得 联立可得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $