内容正文:
2025-2026学年上学期高二日新第一次段考物理试卷
命题人: 9.29
总分:100分 考试时间:75分钟
一.选择题(1-7为单选题,每题4分;8-10为多选题,每题6分,共46分。)
1. 下列属于光的衍射现象的是( )
A. B.
C. D.
2. 光纤通信采用的光导纤维由内芯和外套组成,如图所示,一复色光以入射角θ0射入光导纤维后分为a、b两束单色光,a、b两单色光在内芯和外套界面发生全反射,下列说法正确的是( )
A. 内芯折射率小于外套的折射率
B. a光光子的能量大于b光光子的能量
C. 在内芯介质中单色光a的传播速度比b大
D. 入射角由θ0逐渐增大时,b光全反射现象先消失
3. 如图所示,用频率为f的单色光垂直照射双缝,在光屏上P点出现第三条暗条纹,已知光速为c,则P点到双缝的距离之差r2-r1应为( )
A. B. C. D.
4. 如图甲所示,光纤通信是利用激光在光导纤维中不断发生全反射向前传播的。如图乙所示,将一激光以入射角θ从P点入射,经过折射后恰好在界面的Q点发生全反射,则此介质的折射率为( )
A. B.
C. D.
5. 沙漠里经常会出现下现蜃景,这是由于不同高度的空气层温度不同,折射率也不同,光线被不断折射,人们逆着光就看到了蜃景现象。此过程简化的模型如图所示,一束红光从第一层空气入射,在第三层和第四层界面发生了全反射,下列说法正确的是( )
A. 上层空气的折射率大于下层空气的折射率
B. 红光在上层空气的传播速度大于在下层空气的传播速度
C. 反射角一定等于红光在3、4两层空气间发生全反射的临界角
D. 月球表面几乎为真空状态,其最高温度高达127℃,宇航员在月球上也有可能看到明显的蜃景
6. 一列简谐波以3m/s的波速沿x轴正方向传播,已知t=0时刻波形如图所示,则下列说法正确的是( )
A. 该机械波的周期为1s
B. x=0处的质点在t=0时向y轴负向运动
C. x=0处的质点在时速度最大
D. x=0处的质点在时到达平衡位置
7. 已知通电长直导线在周围某点产生的磁感应强度大小为,即磁感应强度大小B与导线中的电流I成正比、与该点到导线的距离r成反比。如图所示,两根平行长直导线M、N相距为,长直导线M中通以大小为I0、方向竖直向上的电流P、O、Q为同一水平线上间距相等的三个点,其中PO两点关于长直导线M对称,O点到直导线M、N的距离相等。已知O处的磁感应强度大小为、方向垂直于纸面向外。下列说法正确的是( )
A. 长直导线N中通以大小为,方向竖直向下的电流;Q处的磁感应强度大小为、方向垂直于纸面向里
B. 长直导线N中通以大小为,方向竖直向上的电流;P处的磁感应强度大小为、方向垂直于纸面向外
C. 长直导线N中通以大小为方向竖直向上的电流;P处的磁感应强度大小为、方向垂直于纸面向外
D. 长直导线N中通以大小为,方向竖直向上的电流;Q处的磁感应强度大小为、方向垂直于纸面向里
8. 根据多普勒效应,下列说法正确的是( )
A. 当波源与观察者有相对运动时,观察者接收到的频率一定发生变化
B. 当波源与观察者同向运动时,观察者接收到的频率一定比波源发出的频率低
C. 当波源与观察者相向运动时,观察者接收到的频率一定比波源发出的频率高
D. 当波源与观察者反向运动时,观察者接收到的频率一定比波源发出的频率低
9. 如图所示,是某三棱镜的横截面,,,直角边,一平行于的单色光从斜边上的D点射入棱镜,经棱镜两次折射后,从边的中点E射出,出射光线与边的夹角。已知该单色光在真空中的传播速度为c,下列说法正确的是( )
A. D点到A点的距离为L
B. 单色光在D点的折射角
C. 三棱镜对该单色光的折射率为
D. 该单色光从D点传播到E点的时间为
10. 如图所示,线圈面积S,线圈平面与磁感应强度为B的匀强磁场方向垂直,则关于穿过线圈的磁通量,以下说法正确的是( )
A. 则此时穿过线圈的磁通量为BS
B. 若线圈绕转过60°角时,穿过线圈的磁通量为
C. 若从初位置转过90°角时,穿过线圈的磁通量为BS
D. 若从初位置转过180°角时,穿过线圈的磁通量变化量大小为2BS
二、实验题(15分)
11. 某兴趣小组测一电池组的电动势和内阻,电动势约为3V,内阻约为10Ω。现有如下实验器材:
A.电压表V(0--15V,内阻约为3kΩ)
B.电流表A(0--2mA,Rg=12Ω)
C.定值电阻(R0=6Ω)
D.电阻箱R1(0--999Ω)
E.滑动变阻器R2(0--2000Ω)
F.待测电池组
G.电键S、导线若干
(1)为完成实验需将电流表A改装成较大量程的电流表,A应与定值电阻R0______联(填“串”或“并”),改装后电流表的量程为______mA;
(2)为测量尽可能准确,电阻箱R1与滑动变阻器R2应选______;(填“R1”或“R2”)
(3)根据你所选用的实验器材,设计实验电路并在虚线框内将电路图补充完整(所选器材要标明符号);______
(4)按正确的电路图连接好电路进行实验,并多次测量,同时记录各仪器的读数,然后做出图象如图所示,但忘记标注纵坐标,请你补充完整,此纵坐标应为______(填I、U、或)。若图象的斜率为k,纵轴截距为b,则该电池组的电动势E=______。(用题中的相应符号表示)
12. 小明和小强两位同学根据老师的要求到实验室想利用双缝干涉实验仪测量光的波长,实验老师给他提供(如图甲所示的)实验仪器.接通电源使光源正常发光.回答下列问题:
①一开始小明和小强同学按图甲所示将仪器安装在光具座上之后,在目镜中什么也看不到,两人看了说明之后,相互配合做了如下调节.一是调节光源、凸透镜、遮光筒轴线在同一高度上,二是调节单缝与双缝________,使缝的中点位于遮光筒轴线上,但是这次小明同学在目镜中看到了模糊不清的条纹,为了得到清晰的条纹,因仪器装置较长,一人无法完成操作,两人开始分工,小明在目镜中观察,小强必须前后微调________(填写图中所给的仪器名称)才能看到清晰的干涉条纹.
②经过认真、正确地调节,小明和小强看到了彩色干涉条纹,说明在实验装置当中缺少了________,小明和小强认为同样可以测出彩色条纹间距,从而测出小灯泡发出的光的波长,因此调节出如图乙、丙、丁所示的三个彩色条纹图样,请问观察到图乙情景时目镜中心相对于遮光筒轴线是________(填“偏左”或“偏右”)的.
③观察到图乙时,将测量头的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐,将该亮纹定为第1条亮纹,此时手轮上的示数为.然后转动测量头,使分划板中心刻线与第9条亮纹中心对齐,记下此时手轮上的示数为,求得相邻亮纹的间距________.
④已知双缝间距,测得双缝到光屏的距离,由计算表达式________,求得所测灯泡发出光的波长为________(结果保留三位有效数字).
三、计算题(39分)
13. 如图所示,为玻璃材料制成的一棱镜的截面图,其中,弧AB为四分之一圆弧,O为圆心,OBCD部分为矩形。一细光束从圆弧AB的中点E沿半径射入棱镜后,恰好在O点发生全反射,经CD面反射,再从圆弧上的F点射出,已知OA=a,OD=,真空中光速为c。求:
(1)出射光线与法线夹角的正弦值。
(2)光在棱镜中传播的时间。
14. 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1/4圆弧,O为圆弧面圆心,ABCD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界面时,有一部分不能从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.
15. 有一个足够长且顺时针转动、倾角的传送带处于电场中,传送带的速度大小为。平行于传送带的方向建立x轴,轴上场强方向刚好与传送带平行且大小满足的规律(图中O为坐标原点,即x=0)。现将一个能看成质点,m=4kg、q=+0.1C的小物块轻轻放在O点,小物块向上运动。物块与传送带间的动摩擦因数为,重力加速度g取。求:
(1)物块刚放上传送带时的加速度大小;
(2)小物块运动到什么位置时速度最大;
(3)物块第一次从O上升到最高点的过程中,小物块电势能的最大值和最小值(以O点为零势能点)
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2025-2026学年上学期高二日新第一次段考物理试卷
命题人: 9.29
总分:100分 考试时间:75分钟
一.选择题(1-7为单选题,每题4分;8-10为多选题,每题6分,共46分。)
1. 下列属于光的衍射现象的是( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】A图中单色光通过狭缝后产生衍射现象;B是光的干涉现象;C是薄膜干涉;D是光的色散;故选A.
2. 光纤通信采用的光导纤维由内芯和外套组成,如图所示,一复色光以入射角θ0射入光导纤维后分为a、b两束单色光,a、b两单色光在内芯和外套界面发生全反射,下列说法正确的是( )
A. 内芯折射率小于外套的折射率
B. a光光子的能量大于b光光子的能量
C. 在内芯介质中单色光a的传播速度比b大
D. 入射角由θ0逐渐增大时,b光全反射现象先消失
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】A.光在光在内芯和外套界面发生全反射,可知光从光密介质射入光疏介质,则内芯的折射率大于外套的折射率,A错误;
B.由图可知,a光射入光导纤维后的折射角大于b光,由折射定律可知光导纤维对a的折射率小于b光的折射率,则a光的频率小于b光,根据光子能量公式,b光子的能量大于a光光子的能量,B错误;
C.根据折射率公式
可以判断a光在光导纤维中的速度大于b光,C正确;
D.根据
可知,a光的临界角比b光的大,所以入射角由逐渐增大时,光全反射现象先消失,D错误。
故选C。
3. 如图所示,用频率为f的单色光垂直照射双缝,在光屏上P点出现第三条暗条纹,已知光速为c,则P点到双缝的距离之差r2-r1应为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】由题中条件可知
解得
故选D。
4. 如图甲所示,光纤通信是利用激光在光导纤维中不断发生全反射向前传播的。如图乙所示,将一激光以入射角θ从P点入射,经过折射后恰好在界面的Q点发生全反射,则此介质的折射率为( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】激光以入射角θ从P点入射,经过折射后恰好在界面的Q点发生全反射,设在P点所形成的折射角的大小为,则在Q点的入射角为,可得
即
解得
将
带入得
故选A。
5. 沙漠里经常会出现下现蜃景,这是由于不同高度的空气层温度不同,折射率也不同,光线被不断折射,人们逆着光就看到了蜃景现象。此过程简化的模型如图所示,一束红光从第一层空气入射,在第三层和第四层界面发生了全反射,下列说法正确的是( )
A. 上层空气的折射率大于下层空气的折射率
B. 红光在上层空气的传播速度大于在下层空气的传播速度
C. 反射角一定等于红光在3、4两层空气间发生全反射的临界角
D. 月球表面几乎为真空状态,其最高温度高达127℃,宇航员在月球上也有可能看到明显的蜃景
【答案】A
【解析】
【详解】A.由题意,一束红光从第一层空气入射,在第三层和第四层界面发生了全反射,而光只有从光密介质射入光疏介质才可能发生全反射,则下层为光疏介质,折射率小,上层为光密介质,折射率大,且沙漠高温会将沙土晒得非常灼热,此时温度就会快速上升,造成上层空气的温度小于下层空气温度,下层空气温度高,密度变小,折射率小,上层空气密度非常大,折射率大,故A正确;
B.由A可知,上层空气的折射率大于下层空气的折射率,又
其中v是光在折射率为n的介质中的传播速度,c为光速,即折射率越大,速度越小,则红光在上层空气的传播速度小于在下层空气的传播速度,故B错误;
C.由于光发生反射时的反射角等于入射角,所以反射角等于光在3、4两层空气间传播的入射角,若要发生全反射,只要入射角大于等于发生全反射的临界角即可,即大于等于全反射临界角,故C错误;
D.看到蜃景的前提之一是光发生折射,而光的折射现象是光从一种介质斜射到另一种介质时,传播方向改变,就会在两个介质交界处发生偏折的现象,月球表面最高温度高达127℃,几乎为真空状态,无法发生折射,故无法看到明显的蜃景,故D错误。
故选A。
6. 一列简谐波以3m/s的波速沿x轴正方向传播,已知t=0时刻波形如图所示,则下列说法正确的是( )
A. 该机械波的周期为1s
B. x=0处的质点在t=0时向y轴负向运动
C. x=0处的质点在时速度最大
D. x=0处的质点在时到达平衡位置
【答案】C
【解析】
【详解】A.从图中可得,根据公式可得
故A错误;
B.因为该机械波向x轴正方向传播,根据走坡法可得x=0处的质点在t=0时向y轴正向运动,B错误;
C.波的角频率为
其振动方程
t=0时,x=0处的质点在处,所以
时
质点位于平衡位置处,速度最大,故C正确;
D.在时
质点位于最大位移处,D错误。
故选C。
7. 已知通电长直导线在周围某点产生的磁感应强度大小为,即磁感应强度大小B与导线中的电流I成正比、与该点到导线的距离r成反比。如图所示,两根平行长直导线M、N相距为,长直导线M中通以大小为I0、方向竖直向上的电流P、O、Q为同一水平线上间距相等的三个点,其中PO两点关于长直导线M对称,O点到直导线M、N的距离相等。已知O处的磁感应强度大小为、方向垂直于纸面向外。下列说法正确的是( )
A. 长直导线N中通以大小为,方向竖直向下的电流;Q处的磁感应强度大小为、方向垂直于纸面向里
B. 长直导线N中通以大小为,方向竖直向上的电流;P处的磁感应强度大小为、方向垂直于纸面向外
C. 长直导线N中通以大小为方向竖直向上的电流;P处的磁感应强度大小为、方向垂直于纸面向外
D. 长直导线N中通以大小为,方向竖直向上的电流;Q处的磁感应强度大小为、方向垂直于纸面向里
【答案】D
【解析】
【详解】根据题目中的定义,长直导线M在O点产生的磁场为
方向为垂直纸面向里;已知O处的磁感应强度大小为、方向垂直于纸面向外,则长直导线N在O点产生的磁场方向垂直于纸面向外,即电流方向为竖直向上,根据磁场强度的矢量式得
解得
则P点场强方向为垂直于纸面向外,大小为
Q点场强方向为垂直于纸面向里,大小为
故选D。
8. 根据多普勒效应,下列说法正确的是( )
A. 当波源与观察者有相对运动时,观察者接收到的频率一定发生变化
B. 当波源与观察者同向运动时,观察者接收到的频率一定比波源发出的频率低
C. 当波源与观察者相向运动时,观察者接收到的频率一定比波源发出的频率高
D. 当波源与观察者反向运动时,观察者接收到的频率一定比波源发出的频率低
【答案】CD
【解析】
【详解】A.当波源与观察者的相对距离减小时,观察者单位时间内接收到的完整波的个数增多,即观察者接收到的声的频率比波源的频率高;当二者的相对距离增大时,观察者单位时间内接收到的完整波的个数减少,即观察者接收到的声的频率比波源的频率低。当波源与观察者有相对运动,但距离不变时(如圆周运动),则不会出现多普勒效应,A错误;
B.当波源与观察者同向运动时,二者的距离可能增大,也可能减小,也可能不变,B错误;
C.当波源与观察者相向运动时,二者的相对距离减小,,频率变大,C正确;
D.当波源与观察者反向运动时,二者的相对距离增大,频率变小,D正确。
故选CD。
9. 如图所示,是某三棱镜的横截面,,,直角边,一平行于的单色光从斜边上的D点射入棱镜,经棱镜两次折射后,从边的中点E射出,出射光线与边的夹角。已知该单色光在真空中的传播速度为c,下列说法正确的是( )
A. D点到A点的距离为L
B. 单色光在D点的折射角
C. 三棱镜对该单色光的折射率为
D. 该单色光从D点传播到E点的时间为
【答案】ABD
【解析】
【详解】ABC.作出光路图如图所示
入射光平行于边,因此入射角,在边上,折射角
由几何关系知,在棱镜内两折射角的角度关系为
根据折射定律有
联立解得
,
由几何关系可知,三角形是等边三角形,则
故AB正确,C错误;
D.光在三棱镜中的传播速度
求得
根据几何关系有
该单色光从D点传播到E点的时间
故D正确。
故选ABD。
10. 如图所示,线圈面积S,线圈平面与磁感应强度为B的匀强磁场方向垂直,则关于穿过线圈的磁通量,以下说法正确的是( )
A. 则此时穿过线圈的磁通量为BS
B. 若线圈绕转过60°角时,穿过线圈的磁通量为
C. 若从初位置转过90°角时,穿过线圈的磁通量为BS
D. 若从初位置转过180°角时,穿过线圈的磁通量变化量大小为2BS
【答案】AD
【解析】
【详解】A.此时线圈与磁场方向垂直,则穿过线圈的磁通量为BS,选项A正确;
B.若线圈绕转过60°角时,穿过线圈的磁通量为
选项B错误;
C.若从初位置转过90°角时,线圈平面与磁场平行,则穿过线圈的磁通量为零,选项C错误;
D.若从初位置转过180°角时,穿过线圈的磁通量变化量大小为
选项D正确。
故选AD。
二、实验题(15分)
11. 某兴趣小组测一电池组的电动势和内阻,电动势约为3V,内阻约为10Ω。现有如下实验器材:
A.电压表V(0--15V,内阻约为3kΩ)
B.电流表A(0--2mA,Rg=12Ω)
C.定值电阻(R0=6Ω)
D.电阻箱R1(0--999Ω)
E.滑动变阻器R2(0--2000Ω)
F.待测电池组
G.电键S、导线若干
(1)为完成实验需将电流表A改装成较大量程的电流表,A应与定值电阻R0______联(填“串”或“并”),改装后电流表的量程为______mA;
(2)为测量尽可能准确,电阻箱R1与滑动变阻器R2应选______;(填“R1”或“R2”)
(3)根据你所选用的实验器材,设计实验电路并在虚线框内将电路图补充完整(所选器材要标明符号);______
(4)按正确的电路图连接好电路进行实验,并多次测量,同时记录各仪器的读数,然后做出图象如图所示,但忘记标注纵坐标,请你补充完整,此纵坐标应为______(填I、U、或)。若图象的斜率为k,纵轴截距为b,则该电池组的电动势E=______。(用题中的相应符号表示)
【答案】 ①. 并 ②. 6 ③. R1 ④. ⑤. ⑥.
【解析】
【分析】
【详解】(1)[1]电流表A改装成较大量程的电流表应并联一个小电阻分流。
[2]由题可知,定值电阻的阻值为电流表A内阻的一半,则电流大小为电流表A量程的两倍,所以总电流为3倍的电流表A的量程即为6mA。
(2)[3]由于所给电压表量程太大,用电压表和电流表、滑动变阻器测量时误差较大,可用改装后的电流表与电阻箱来测量,故应选电阻箱R1。
(3)[4]由于所给电压表量程太大,可用改装后的电流表与电阻箱来测量电源电动势和内阻,电路图如下图所示:
(4)[5][6]根据实验原理有
得
变形得
由于图像是一条直线则此纵坐标应为,由图像可知,斜率
得
12. 小明和小强两位同学根据老师的要求到实验室想利用双缝干涉实验仪测量光的波长,实验老师给他提供(如图甲所示的)实验仪器.接通电源使光源正常发光.回答下列问题:
①一开始小明和小强同学按图甲所示将仪器安装在光具座上之后,在目镜中什么也看不到,两人看了说明之后,相互配合做了如下调节.一是调节光源、凸透镜、遮光筒轴线在同一高度上,二是调节单缝与双缝________,使缝的中点位于遮光筒轴线上,但是这次小明同学在目镜中看到了模糊不清的条纹,为了得到清晰的条纹,因仪器装置较长,一人无法完成操作,两人开始分工,小明在目镜中观察,小强必须前后微调________(填写图中所给的仪器名称)才能看到清晰的干涉条纹.
②经过认真、正确地调节,小明和小强看到了彩色干涉条纹,说明在实验装置当中缺少了________,小明和小强认为同样可以测出彩色条纹间距,从而测出小灯泡发出的光的波长,因此调节出如图乙、丙、丁所示的三个彩色条纹图样,请问观察到图乙情景时目镜中心相对于遮光筒轴线是________(填“偏左”或“偏右”)的.
③观察到图乙时,将测量头的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐,将该亮纹定为第1条亮纹,此时手轮上的示数为.然后转动测量头,使分划板中心刻线与第9条亮纹中心对齐,记下此时手轮上的示数为,求得相邻亮纹的间距________.
④已知双缝间距,测得双缝到光屏的距离,由计算表达式________,求得所测灯泡发出光的波长为________(结果保留三位有效数字).
【答案】 ①. 相互平行 ②. 凸透镜 ③. 滤光片 ④. 偏右 ⑤. 2.125 ⑥. ⑦. 607
【解析】
【详解】①[1]调节单缝与双缝相互平行是干涉条纹是否清晰的前提条件,所以必须调节单缝与双缝相互平行;
[2]在调节光源、凸透镜、遮光筒轴线在同一高度上,单缝与双缝相互平行后,还必须认真前后微调凸透镜才能使光屏上得到清晰的干涉条纹的图样.
②[3][4]不加滤光片,观察到的是复色光的彩色条纹;根据实际操作易知图乙情景时目镜中心相对于遮光筒轴线是偏右的.
③[5]根据
得相邻亮纹的间距为2.2125mm
④[6]由知表达式为
带入数据
三、计算题(39分)
13. 如图所示,为玻璃材料制成的一棱镜的截面图,其中,弧AB为四分之一圆弧,O为圆心,OBCD部分为矩形。一细光束从圆弧AB的中点E沿半径射入棱镜后,恰好在O点发生全反射,经CD面反射,再从圆弧上的F点射出,已知OA=a,OD=,真空中光速为c。求:
(1)出射光线与法线夹角的正弦值。
(2)光在棱镜中传播的时间。
【答案】(1);(2)
【解析】
【分析】
【详解】(1)作出光路图如图所示
由几何关系知全反射的临界角
由
解得
由折射定律
得
(2)光在棱镜中的传播速度
光在棱镜中的传播距离
光在棱镜中的传播时间
14. 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1/4圆弧,O为圆弧面圆心,ABCD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界面时,有一部分不能从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)60°;(2)
【解析】
【详解】(1)设射向P点的光线入射角为
根据折射定律
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截面没有光线射出部分的长度
两截面上没有光线射出部分的总长度
15. 有一个足够长且顺时针转动、倾角的传送带处于电场中,传送带的速度大小为。平行于传送带的方向建立x轴,轴上场强方向刚好与传送带平行且大小满足的规律(图中O为坐标原点,即x=0)。现将一个能看成质点,m=4kg、q=+0.1C的小物块轻轻放在O点,小物块向上运动。物块与传送带间的动摩擦因数为,重力加速度g取。求:
(1)物块刚放上传送带时的加速度大小;
(2)小物块运动到什么位置时速度最大;
(3)物块第一次从O上升到最高点的过程中,小物块电势能的最大值和最小值(以O点为零势能点)
【答案】(1)
(2)
(3),
【解析】
【小问1详解】
物块刚放上传送带时,电场强度为
根据牛顿第二定律得
解得
【小问2详解】
当合力为零时,物块速度最大,根据平衡条件得
因为
解得
向上运动5m时速度最大;
【小问3详解】
根据题意,电场强度方向先沿传送带向上,后沿传送带向下,电场力对物块先做正功,物块的电势能减小,后做负功,物块的电势能增大,电场强度减小到零时,电场强度的方向发生改变,所以,当电场强度减小到零时,电场力做功最多,电势能最小。
解得
物块运动到处,电场强度为零,电场方向发生改变,电场力做功最多,电势能最小。把电场分解为两个电场,一个是方向沿着传送带向上的匀强电场,另一个是方向沿着传送带向下、大小为的变化电场,该电场对物块的电场力的大小与位移成正比,可以用平均值的方法求功。物块从开始运动到处的过程中,电场力的功为
解得
物块的最小电势能为
电场力后做负功,物块的电势能增大,当物块运动到最高点时,克服电场力做功最多,物块的电势能最大。设物块运动的最远距离为,最高点时速度为零,根据动能定理得
解得
从开始运动到最高点的过程中,电场力的功为
解得
物块电势能的最大值为
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