精品解析:江西省南昌中学2025-2026学年高二上学期10月月考物理试题
2025-10-21
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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-阶段检测 |
| 学年 | 2025-2026 |
| 地区(省份) | 江西省 |
| 地区(市) | 南昌市 |
| 地区(区县) | 东湖区 |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 5.15 MB |
| 发布时间 | 2025-10-21 |
| 更新时间 | 2025-10-21 |
| 作者 | 匿名 |
| 品牌系列 | - |
| 审核时间 | 2025-10-21 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/54486257.html |
| 价格 | 4.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
|---|
内容正文:
南昌中学2025—2026学年度上学期月考考试
高二物理试卷
一、选择题(第1-7题为单选,每题4分;第8-10题为多选,每题6分,共计46分)
1. 如图所示,将带负电的金属球甲靠近原先不带电的接地金属球乙,两球都放在绝缘支架上,下列说法正确的是( )
A. 先断开开关,再撤去甲球,则乙球带正电
B. 先断开开关,再撤去甲球,则乙球带负电
C. 先撤去甲球,再断开开关,则乙球带正电
D. 先撤去甲球,再断开开关,则乙球带负电
【答案】A
【解析】
【详解】AB.将带负电的金属球甲靠近原先不带电的接地金属球乙,根据静电感应原理可知乙的左端带正电;先断开开关,再撤去甲球,则乙球带正电,故A正确,B错误;
CD.将带负电的金属球甲靠近原先不带电的接地金属球乙,根据静电感应原理可知乙的左端带正电;先撤去甲球,则地面的负电荷与乙的正电荷中和,再断开开关,则乙球不带电,故CD错误。
故选A。
2. 如图所示,带正电的导体球A置于原来不带电的空腔导体球B内,a、c分别为导体A、B内的点,b为导体A和B之间的一点,下列说法正确的是( )
A. a、b、c三点的场强都为零
B. a点的场强为零,b、c两点的场强都不为零
C. b点的场强为零,a、 c两点的场强都不为零
D. a、c两点的场强为零,b点的场强不为零
【答案】D
【解析】
【详解】导体A、B其内的各点场强为零,即
B的内、外表面各感应出负电荷、正电荷,A外B内的空间电场线方向由A指向B,Eb≠0,
故选D。
3. 在维修高压线路时,为保障安全,电工要穿特制材料编织的电工服(如图甲)。图乙中电工站在高压直流输电线的A供电线上作业,头顶上方有B供电线,B电线电势高于A电线,虚线表示电工周围某一截面上的4条等势线,已知相邻等势线的电势差值均为5V,c、d、e、f是等势线上的四个点,下列说法正确的是( )
A. 电工服是用绝缘性能良好的绝缘材料制作
B. 在c、d、e、f四点中,c点的电场最强
C. 在e点静止释放一个电子,它会向d点所在等势面运动
D. 将一个电子由c移到d电场力所做的功为5eV
【答案】C
【解析】
【详解】A.电工服是用金属丝织成的金属网制成的,对外部电场能起到屏蔽作用,选项A错误;
B.在c、d、e、f四点中,f点的等势面最密集,则电场线最密集,则f点的电场最强,选项B错误;
C.在e点静止释放一个电子,它会向d点所在高等势面运动,选项C正确;
D.cd两等势面的电势差为5V,且c等势面电势较高,则将一个电子由c移到d电场力所做的功为-5eV,选项D错误。
故选C。
4. 如图所示,a、b、c为电场中同一条水平方向电场线上的三个点,c为ab的中点,a、b两点的电势分别为、。下列叙述正确的是( )
A. 该电场在c点处的电势一定为
B. a点处的电场强度一定大于b点处的电场强度
C. 一负点电荷从a点运动到c点的过程中电势能减小
D. 一正点电荷从c点运动到b点的过程中电场力做正功
【答案】D
【解析】
【详解】A.当该电场是匀强电场时,由于沿电场方向相同距离电势差相等,则电场在c点处的电势一定为4V,当该电场不是匀强电场时,在c点处的电势不一定为4V,A错误;
B.一条电场线无法比较电场线的疏密,就无法比较场强的大小,则a点处的场强Ea不一定大于b点处的场强Eb,B错误;
C.根据可知,一负点电荷从a点运动到c点的过程中电势能增大,故C错误;
D.据电场线和场强方向的规定可知,正电荷所受的电场力方向水平向右,所以从c到b电场力做正功,电势能减小,D正确。
故选D。
5. 内陆盐矿中开采的氯化钠称为岩盐。如图所示,岩盐晶体结构中相邻的四个离子处在正方形的四个顶点,O点为正方形中心,A、B为两边中点,取无穷远处电势为零,关于这四个离子形成的电场,下列说法错误的是( )
A. O点电场强度为零
B. A点电势不为零
C. A、B两点电场强度大小相等
D. 将电子从A点移动到B点,电场力不做功
【答案】B
【解析】
【详解】A.两等量正离子在O点的合场强为0,两等量负离子在O点的合场强为0,则四个离子的合场强为0,故A正确,不符合题意;
B.由于等量异种电荷的连线的中垂线为等势线,则A、O、B都在同一等势线上各点电势相同,都为0,故B错误,符合题意;
C.A、B两点电场强度大小相等,方向相反,故C正确,不符合题意;
D.沿等势线移动电荷,电场力不做功,故D正确,不符合题意。
故选B。
6. 在x轴上有两个点电荷、,其电场中电势在x轴正半轴上分布如图所示。下列说法正确的有( )
A. 处的电势最低、电场强度不为零
B. 从O到过程中,电场强度大小变小、方向不变
C. 、为异种电荷,且电量大于的电荷量
D. 电量为的试探电荷从移到无穷远的过程中,电场力做功为
【答案】B
【解析】
【详解】A.由图可知,处的电势最低,图像的斜率表示电场强度,处图像的斜率为零,则处的电场强度为零,故A错误;
B.根据沿电场线方向电势降低,则左侧电场方向向右,所以从O到过程中,电场强度大小变小、方向不变,故B正确;
C.由于左侧电场方向向右,右侧电场方向向左,说明、只能是异种电荷,且为正电荷,为负电荷;处场强为0,且距离较远,由电场的叠加原理可得,电量大于的电量,故C错误;
D.电量为q的正检验电荷从移到无穷远的过程中,电势升高,电势能增大,电场力做负功,电场力做功为,故D错误。
故选B。
7. 竖直平面内有一电场,电场线分布如图所示,Ox轴竖直向下。一带负电的小球从O点由静止释放沿Ox轴正向运动,从O到A运动的过程中,下列关于小球的机械能EJ、动能Ek、电场的电势φ及电场强度E随小球运动的位移x变化的图像,可能正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】D.从O到A运动过程中,随小球运动的位移x变化,电场强度E先增大后减小,且O和A点的电场强度不为零,故D错误;
A.小球受到竖直向上的电场力先增大后减小,还受到重力,电场力一直做负功,故小球的机械能减小,小球的机械能EJ随位移x变化的图像的斜率
故A正确;
B.小球的动能Ek随位移x变化的图像的斜率
小球合力先变小后变大,故B错误;
C.沿着电场线方向,电势一直降低,故C错误。
故选A。
8. 如图所示为两个点电荷的电场,虚线为一带电粒子只在电场力作用下的运动轨迹,a、b为轨迹上两点,下列说法中正确的是( )
A. 两个点电荷为左正右负,且左边电荷所带电荷量多
B. 带电粒子在a点的电场力小于在b点的电场力
C. 带电粒子带正电
D. 带电粒子在a点的加速度大于在b点的加速度
【答案】AB
【解析】
【详解】A.根据电场线的指向和电场线的密集程度,可知两个点电荷为左正右负,且左边电荷所带电荷量多,故A正确;
BD.b点电场线更密集,b点电场强度更大,故带电粒子在b点受电场力更大,根据
可得带电粒子在a点的加速度小于在b点的加速度,故B正确,D错误;
C.粒子轨迹在速度方向和受力方向之间,故可判断粒子受力和场强方向相反,粒子带负电,故C错误。
故选AB。
9. 如图所示,两完全相同的金属板水平正对放置,构成一个平行板电容器,将两金属板分别与电源两极相连,把与电源负极相连的金属板接地。在两极板间的P点有一带电液滴恰好处于静止状态,下列说法正确的是( )
A. 液滴可能带正电
B. 保持开关S闭合,将上极板向上平移少许,液滴将向下运动
C. 保持开关S断开,将上极板向上平移少许,液滴电势能不变
D. 保持开关S闭合,将下极板绕左端点顺时针旋转一小角度,液滴将向左下方运动
【答案】BC
【解析】
【详解】A.两板间电场方向竖直向下,液滴所受电场力向上,故液滴带负电,A错误;
B.开关保持闭合,则两板间电势差U不变,将上极板向上平移少许,d变大,由,则场强E变小,所受电场力变小,液滴将向下运动,B正确;
C.开关S断开,则极板所带电荷量Q不变,由,,
解得
则场强E不变,P点电势不变,液滴电势能不变,C正确;
D.开关S闭合,将下极板绕左端点顺时针旋转一小角度,两板间U不变,d变大,电场方向向左下方,液滴受电场力向右上方且小于重力,则合力向右下方,将向右下方运动,D错误。
故选BC。
10. 如图所示,一重力不计的带电粒子由平行板的极板边缘以平行极板的速度射入,经过一段时间由下极板的边缘离开,已知两极板之间的距离为d、两极板的长度为L、粒子在极板间运动的时间为t。则下列说法错误的是( )
A. 水平方向上前与后电场力做功的比值为
B. 竖直方向上前与后所需时间的比值为
C. 前与后竖直方向下落的高度比值为
D. 前与后电势能变化量的比值为
【答案】ABD
【解析】
【详解】ACD.粒子在垂直于极板的方向做初速度为零的匀加速直线运动,平行极板方向做匀速直线运动,则由水平方向的分运动可知,则前与后所需时间的比值为,再由竖直方向的分运动可知,前与后竖直方向下落高度的比值为,则前与后竖直方向下落的高度比值为,由功的定义式得,该过程中电场力做功的比值为,根据电场力做功与电势能关系可知前与后电势能变化量的比值为1:3,故AD错误,C正确;
B.根据由竖直方向的分运动可知,所以前与后所需时间的比值为,B错误。
本题选择错误的,故选ABD。
二、实验题(每空2分,共计16分)
11. 如图所示为探究影响电荷间相互作用力的因素的实验装置。O是一个带正电的物体,把系在丝线上的带正电的小球先后挂在图中、、等位置,比较小球在不同位置所受带电体的作用力的大小。使小球处于同一位置,增大(或减小)小球所带的电荷量,比较小球所受的静电力的大小。
(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)图中实验可依据下列选项中反映小球受带电体的作用力大小的是 ;
A. 电荷间距离 B. 丝线偏离竖直方向的角度
C. 带正电物体的电荷量 D. 小球的电荷量
(3)实验表明:两电荷之间的相互作用力,随其距离的____而增大。(选填“增大”或“减小”)
【答案】(1)D (2)B
(3)减小
【解析】
【小问1详解】
图中把系在丝线上的带正电的小球先后挂在图中、、等位置,比较小球在不同位置所受带电体的作用力的大小;使小球处于同一位置,增大(或减小)小球所带的电荷量,比较小球所受的静电力的大小。实验采用的方法是控制变量法。
故选D。
【小问2详解】
设丝线偏离竖直方向的角度为,根据受力平衡可得
则可依据丝线偏离竖直方向的角度来反映小球受带电体的作用力大小。
故选B。
【小问3详解】
实验表明:两电荷之间相互作用力,随其距离的减小排斥效果越明显,所以作用力也增大。
12. 电流传感器可以测量电流,它的电阻不计,反应非常快,可以捕捉到瞬间的电流变化;将它与计算机相连还能用计算机显示出电流随时间变化的图象,图甲所示的电路中;直流电源提供恒定电压为7V,C为电解电容器的电容,先将单刀双掷开关S与1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与2相连,电容器通过电阻R放电,传感器将电流信息传入计算机,屏幕上显示出电流随时间变化的图像如图乙所示,(下列结果均保留两位有效数字)
(1)根据图象可估算出1s到4s内图像所围的面积为42格,则电容器在全部放电过程中释放的电荷量为________C;
(2)通过实验数据,计算电容器的电容为________F;电阻R=________Ω
(3)如果不改变电路其它参数,只减小电阻R,充电时曲线与横轴所围成的面积将________(填“增大”、“不变”或“变小”);充电时间将________(填“变长”、“不变”或“变短”)。
【答案】(1)
(2) ①. ②.
(3) ①. 不变 ②. 变短
【解析】
【小问1详解】
电容器所带的电荷量在数值上等于图像与坐标轴所包围的面积。确定每个小方格所对应的电荷量值,纵坐标的每个小格为0.2mA,横坐标的每个小格为0.2s,则每个小格所代表的电荷量数值为
曲线下1s到4s内图像所围面积为42格,由曲线下方的方格数与q的乘积即得电容器所带的电荷量
【小问2详解】
[1]电容器的电容为
[2]电阻为
【小问3详解】
[1][2]由电容器的计算公式,可得电荷量Q=CU,电容器储存的电荷量Q与电阻R无关,如果不改变电路其他参数,只减小电阻R,充电时I-t曲线与横轴所围成的面积将不变。由于电阻对电流的阻碍作用减弱,电流平均值变大,充电时间将变短。
三、计算题( 第13题10分、第14题12分,第15题16分 )
13. 在科技馆的“静电过山车”体验厅里,一条绝缘玻璃导轨被固定成如图所示的斜面,长度为,倾角,斜面底端B和顶端A的内部分别固定带电量为和的两个点电荷。工作人员正准备演示一颗质量为m的带电小球 P在轨道上滑行。忽略一切摩擦。已知重力加速度大小为 g,静电力常量为 k。求:
(1)斜面中点位置的电场强度;
(2)若带电小球P恰能静止在斜面的中点,写出P的电性并求出其比荷(荷质比)。
【答案】(1) ,沿斜面向下
(2)负电,
【解析】
【小问1详解】
由点电荷的场强公式,+3Q在斜面中点的场强方向沿斜面向下,大小为
在斜面中点的场强方向沿斜面向上,大小为
因此斜面中点的电场强度为
解得
方向沿斜面向下。
【小问2详解】
由平衡条件得
解得
14. 蜘蛛不仅能“乘风滑水”,最新研究还表明:蜘蛛能通过大气电位梯度“御电而行”。大气电位梯度就是大气中的电场强度,大气中电场方向竖直向下。假设在晴朗无风环境,平地上方1km以下,可近似认为大气电位梯度E=E0–kH,其中E0=150V/m为地面的电位梯度,常量k=0.1V/m2,H为距地面高度。晴朗无风时,一质量m=0.6g的蜘蛛(可视为质点)由静止从地表开始“御电而行”,蜘蛛先伸出腿感应电位梯度,然后向上喷出带电的蛛丝(蜘蛛其他部分不显电性),带着身体飞起来。忽略空气阻力,取重力加速度g=10N/kg。
(1)该蜘蛛要想飞起来,求蛛丝所带电荷电性及电荷量范围;
(2)若蛛丝所带电荷量大小为q=5×10–5C,求蜘蛛上升速度最大时的高度和能到达的最大高度。
【答案】(1)带负电,大于4×10–5C;(2)300m,600m
【解析】
【详解】(1)因大气中的电场方向竖直向下,蛛丝应带负电荷,才能使电场力竖直向上,蜘蛛才可能飞起来。设蛛丝所带电荷量为q0,蜘蛛要想飞起来,电场力应大于重力,则有
解得
(2)设蜘蛛上升速度最大时高度为h0,能到达的最大高度为h,蜘蛛上升过程中加速度先向上减小、加速上升,速度最大时加速度为零,之后加速度向下增大、减速上升,速度减为零时到达最大高度。速度最大时重力与电场力平衡,则有
解得
上升过程中电场强度随高度增大均匀减小,电场力也随高度增大均匀减小,则上升过程中电场力做的功
对上升过程,由动能定理有
联立解得
15. 如图所示,在竖直平面内固定一绝缘轨道ABCD,光滑轨道AB水平放置,粗糙轨道CD与水平方向夹角为θ=60°,BC是绝缘光滑的圆弧形轨道,与AB、CD相切于B、C两点,圆弧的圆心为O,半径R=1m。轨道所在空间存在水平向左的匀强电场,电场强度的大小。现有一质量、电荷量的带正电的小物块(可视为质点),从CD轨道上某一位置由静止释放,物块第一次在轨道AB上运动到距离B点最远的距离为,物块与轨道CD间的动摩擦因数为,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度大小取g=10m/s2。求:
(1)物块第一次经过圆弧上的B点时,对轨道的压力大小;
(2)物块释放点距离C点的高度h;
(3)物块在CD轨道上运动的总路程x。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
物块从B到距B点最远处,根据动能定理有
根据牛顿第二定律有
解得
根据牛顿第三定律
【小问2详解】
根据题意BC圆弧对应圆心角也为,设滑块释放点距离C点的高度为h。
从释放点到B,根据动能定理有
解得
【小问3详解】
物块最终在BC间来回振动,从开始释放到最终在C点速度为0,物块在CD轨道上运动的总路程为x,根据动能定理有
解得
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南昌中学2025—2026学年度上学期月考考试
高二物理试卷
一、选择题(第1-7题为单选,每题4分;第8-10题为多选,每题6分,共计46分)
1. 如图所示,将带负电的金属球甲靠近原先不带电的接地金属球乙,两球都放在绝缘支架上,下列说法正确的是( )
A. 先断开开关,再撤去甲球,则乙球带正电
B. 先断开开关,再撤去甲球,则乙球带负电
C. 先撤去甲球,再断开开关,则乙球带正电
D. 先撤去甲球,再断开开关,则乙球带负电
2. 如图所示,带正电的导体球A置于原来不带电的空腔导体球B内,a、c分别为导体A、B内的点,b为导体A和B之间的一点,下列说法正确的是( )
A. a、b、c三点的场强都为零
B. a点的场强为零,b、c两点的场强都不为零
C. b点的场强为零,a、 c两点的场强都不为零
D. a、c两点的场强为零,b点的场强不为零
3. 在维修高压线路时,为保障安全,电工要穿特制材料编织的电工服(如图甲)。图乙中电工站在高压直流输电线的A供电线上作业,头顶上方有B供电线,B电线电势高于A电线,虚线表示电工周围某一截面上的4条等势线,已知相邻等势线的电势差值均为5V,c、d、e、f是等势线上的四个点,下列说法正确的是( )
A. 电工服是用绝缘性能良好的绝缘材料制作
B. 在c、d、e、f四点中,c点的电场最强
C. 在e点静止释放一个电子,它会向d点所在等势面运动
D. 将一个电子由c移到d电场力所做的功为5eV
4. 如图所示,a、b、c为电场中同一条水平方向电场线上三个点,c为ab的中点,a、b两点的电势分别为、。下列叙述正确的是( )
A. 该电场在c点处的电势一定为
B. a点处的电场强度一定大于b点处的电场强度
C. 一负点电荷从a点运动到c点的过程中电势能减小
D. 一正点电荷从c点运动到b点的过程中电场力做正功
5. 内陆盐矿中开采的氯化钠称为岩盐。如图所示,岩盐晶体结构中相邻的四个离子处在正方形的四个顶点,O点为正方形中心,A、B为两边中点,取无穷远处电势为零,关于这四个离子形成的电场,下列说法错误的是( )
A. O点电场强度为零
B. A点电势不为零
C A、B两点电场强度大小相等
D. 将电子从A点移动到B点,电场力不做功
6. 在x轴上有两个点电荷、,其电场中电势在x轴正半轴上分布如图所示。下列说法正确的有( )
A. 处的电势最低、电场强度不为零
B. 从O到过程中,电场强度大小变小、方向不变
C. 、为异种电荷,且电量大于的电荷量
D. 电量为的试探电荷从移到无穷远的过程中,电场力做功为
7. 竖直平面内有一电场,电场线分布如图所示,Ox轴竖直向下。一带负电的小球从O点由静止释放沿Ox轴正向运动,从O到A运动的过程中,下列关于小球的机械能EJ、动能Ek、电场的电势φ及电场强度E随小球运动的位移x变化的图像,可能正确的是( )
A. B.
C. D.
8. 如图所示为两个点电荷的电场,虚线为一带电粒子只在电场力作用下的运动轨迹,a、b为轨迹上两点,下列说法中正确的是( )
A. 两个点电荷为左正右负,且左边电荷所带电荷量多
B. 带电粒子在a点的电场力小于在b点的电场力
C 带电粒子带正电
D. 带电粒子在a点的加速度大于在b点的加速度
9. 如图所示,两完全相同的金属板水平正对放置,构成一个平行板电容器,将两金属板分别与电源两极相连,把与电源负极相连的金属板接地。在两极板间的P点有一带电液滴恰好处于静止状态,下列说法正确的是( )
A. 液滴可能带正电
B. 保持开关S闭合,将上极板向上平移少许,液滴将向下运动
C. 保持开关S断开,将上极板向上平移少许,液滴电势能不变
D. 保持开关S闭合,将下极板绕左端点顺时针旋转一小角度,液滴将向左下方运动
10. 如图所示,一重力不计的带电粒子由平行板的极板边缘以平行极板的速度射入,经过一段时间由下极板的边缘离开,已知两极板之间的距离为d、两极板的长度为L、粒子在极板间运动的时间为t。则下列说法错误的是( )
A. 水平方向上前与后电场力做功的比值为
B. 竖直方向上前与后所需时间的比值为
C. 前与后竖直方向下落的高度比值为
D. 前与后电势能变化量的比值为
二、实验题(每空2分,共计16分)
11. 如图所示为探究影响电荷间相互作用力的因素的实验装置。O是一个带正电的物体,把系在丝线上的带正电的小球先后挂在图中、、等位置,比较小球在不同位置所受带电体的作用力的大小。使小球处于同一位置,增大(或减小)小球所带的电荷量,比较小球所受的静电力的大小。
(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)图中实验可依据下列选项中反映小球受带电体的作用力大小的是 ;
A. 电荷间的距离 B. 丝线偏离竖直方向的角度
C. 带正电物体的电荷量 D. 小球的电荷量
(3)实验表明:两电荷之间的相互作用力,随其距离的____而增大。(选填“增大”或“减小”)
12. 电流传感器可以测量电流,它的电阻不计,反应非常快,可以捕捉到瞬间的电流变化;将它与计算机相连还能用计算机显示出电流随时间变化的图象,图甲所示的电路中;直流电源提供恒定电压为7V,C为电解电容器的电容,先将单刀双掷开关S与1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与2相连,电容器通过电阻R放电,传感器将电流信息传入计算机,屏幕上显示出电流随时间变化的图像如图乙所示,(下列结果均保留两位有效数字)
(1)根据图象可估算出1s到4s内图像所围的面积为42格,则电容器在全部放电过程中释放的电荷量为________C;
(2)通过实验数据,计算电容器的电容为________F;电阻R=________Ω
(3)如果不改变电路其它参数,只减小电阻R,充电时曲线与横轴所围成面积将________(填“增大”、“不变”或“变小”);充电时间将________(填“变长”、“不变”或“变短”)。
三、计算题( 第13题10分、第14题12分,第15题16分 )
13. 在科技馆的“静电过山车”体验厅里,一条绝缘玻璃导轨被固定成如图所示的斜面,长度为,倾角,斜面底端B和顶端A的内部分别固定带电量为和的两个点电荷。工作人员正准备演示一颗质量为m的带电小球 P在轨道上滑行。忽略一切摩擦。已知重力加速度大小为 g,静电力常量为 k。求:
(1)斜面中点位置的电场强度;
(2)若带电小球P恰能静止在斜面的中点,写出P的电性并求出其比荷(荷质比)。
14. 蜘蛛不仅能“乘风滑水”,最新研究还表明:蜘蛛能通过大气电位梯度“御电而行”。大气电位梯度就是大气中的电场强度,大气中电场方向竖直向下。假设在晴朗无风环境,平地上方1km以下,可近似认为大气电位梯度E=E0–kH,其中E0=150V/m为地面的电位梯度,常量k=0.1V/m2,H为距地面高度。晴朗无风时,一质量m=0.6g的蜘蛛(可视为质点)由静止从地表开始“御电而行”,蜘蛛先伸出腿感应电位梯度,然后向上喷出带电的蛛丝(蜘蛛其他部分不显电性),带着身体飞起来。忽略空气阻力,取重力加速度g=10N/kg。
(1)该蜘蛛要想飞起来,求蛛丝所带电荷电性及电荷量范围;
(2)若蛛丝所带电荷量大小为q=5×10–5C,求蜘蛛上升速度最大时的高度和能到达的最大高度。
15. 如图所示,在竖直平面内固定一绝缘轨道ABCD,光滑轨道AB水平放置,粗糙轨道CD与水平方向夹角为θ=60°,BC是绝缘光滑圆弧形轨道,与AB、CD相切于B、C两点,圆弧的圆心为O,半径R=1m。轨道所在空间存在水平向左的匀强电场,电场强度的大小。现有一质量、电荷量的带正电的小物块(可视为质点),从CD轨道上某一位置由静止释放,物块第一次在轨道AB上运动到距离B点最远的距离为,物块与轨道CD间的动摩擦因数为,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度大小取g=10m/s2。求:
(1)物块第一次经过圆弧上的B点时,对轨道的压力大小;
(2)物块释放点距离C点的高度h;
(3)物块在CD轨道上运动的总路程x。
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