精品解析:云南省昆明市第三中学2025-2026学年高二上学期期中物理试卷
2025-11-30
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内容正文:
昆明市第三中学高2027届高二年级上学期期中考试
物理试题卷
注意事项:
1.答题前,考生务必用黑色碳素笔将自己的姓名、考号、考场号、座位号填写在答题卡上,并用铅笔认真填涂考号。
2.回答选择题时,选出每小题答案后,用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、单项选择题:本大题共7小题,每小题4分,共28分。
1. 一带电粒子从电场中的a点运动到b点,其电势能减小,下列说法正确的是( )
A. 该粒子动能一定增大
B. 电场力对该粒子一定做正功
C. a点的电势一定高于b点的电势
D. a点场强的大小一定大于b点场强的大小
2. 长为的导体棒原来不带电,现将一个带电量的点电荷放在棒的中心轴线上距离棒的左端处,点到棒的中点距离为,已知静电力常量为,如图所示。当棒达到静电平衡后( )
A. 导体端带正电
B. 导体端的电势等于端的电势
C. 感应电荷在点产生的电场强度大小为零
D. 感应电荷在点产生的电场强度大小为,方向水平向左
3. 如图,E为内阻不能忽略的电池,R1、R2、R3为定值电阻,S0、S为开关,V与A分别为电压表与电流表.初始时S0与S均闭合,现将S断开,则( )
A. V的读数变大,A的读数变小 B. V的读数变大,A的读数变大
C. V的读数变小,A的读数变小 D. V的读数变小,A的读数变大
4. 如图所示,两根互相平行的长直导线过纸面上的、两点,且与纸面垂直,导线中通有大小相等、方向相反的电流。、、在、的连线上,为的中点,、位于的中垂线上,且、、、到点的距离均相等。关于以上几点处的磁场,下列说法正确的是( )
A. 点处的磁感应强度为零
B. 、两点处的磁感应强度大小相等,方向相反
C. 、两点处的磁感应强度大小相等,方向相反
D. 、两点处磁感应强度的方向相同
5. 如图所示的正六边形线框ABCDEF由6根相同的导体棒连接而成,线框平面垂直于匀强磁场。线框顶点A、B与直流电源两端相连,已知导体棒AB受到的安培力大小为F0,则正六边形线框受到的安培力的大小为( )
A. B. C. D.
6. 如图所示,真空中水平放置的平行板电容器的两极板与电压恒定的电源相连,下极板接地,当两极板间距为d时,两极板间的带电质点恰好静止在点,当把上极板快速向下平移距离后,电容器所带的电荷量在极短时间内重新稳定,带电质点开始运动,重力加速度大小为,则上极板向下平移后( )
A. 电容器所带的电荷量不变 B. 带电质点将向下运动
C. P点的电势升高 D. 带电质点的加速度大小为
7. 如图所示,平行边界MN、PQ间有垂直纸面向里的匀强磁场,磁场的磁感应强度为B,两边界间距为d,MN上有一粒子源A,可在纸面内沿各个方向向磁场中射入质量均为m,电量均为q的带正电的粒子,粒子射入磁场的速度,不计粒子的重力,则粒子能从PQ边界射出的区域长度为( )
A. d B. C. D.
二、多项选择题:本大题共3小题,每小题6分,共18分。全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错或不选的得0分。
8. 真空中电量相等的两异种点电荷连线和一绝缘正方体框架的两侧面和中心连线重合,连线中心和立方体中心重合,空间中除两异种电荷Q产生的电场外,不计其它任何电场的影响,则下列说法中正确的是( )
A. 正方体两顶点、电场强度相同
B. 正方体两顶点A、D电势相同
C. 两等量异种电荷周围电场线和面总是垂直
D. 负检验电荷在顶点A处的电势能小于在顶点D处的电势能
9. 如图所示,图甲为一个电灯两端电压与通过它的电流的变化关系曲线。由图可知,两者不成线性关系,这是由于焦耳热使灯丝的温度发生了变化的缘故。不计电流表内阻。如图乙所示,将两个这样的电灯并联后再与的定值电阻串联,接在电压恒定为的电路上,则下列选项中正确的是( )
A. 电阻消耗的功率约为 B. 电阻消耗的功率约为
C. 每个灯的实际功率约为 D. 每个灯的实际功率约为
10. 如图所示的正交的电磁场中,匀强电场方向水平向右,匀强磁场方向沿水平方向垂直纸面向里,一个质量为m、电荷量为q的带正电的小球从P点以一定的速度抛出,小球恰好能做直线运动,已知电场强度,磁场的磁感应强度大小为B,重力加速度为g,则下列说法正确的是( )
A. 小球抛出的初速度大小为
B. 小球运动过程中电势能增加
C. 某时刻撤去电场,此后小球运动的最小速度为0
D. 某时刻撤去电场,此后小球在竖直方向上能上升的最大高度为
三、实验题:共18分。
11. “阳光”学习小组正在测定某种合金制成的金属丝的电阻率。
(1)同学们用螺旋测微器测量金属丝的直径,示数如图甲所示,则该金属丝的直径______mm。
(2)接着用多用电表粗测金属丝的阻值。在进行正确的机械调零后,将欧姆挡的选择开关拨至“×10”挡,再将红、黑表笔短接,让指针指在______(填“左侧”或“右侧”)零刻度线上。正确操作后,表盘示数如图乙所示,则金属丝的阻值为______Ω。
(3)为了更准确地测量金属丝的电阻,同学们经过讨论设计的实验电路图如图丙所示(表示待测金属丝)。同学们选择合适的实验器材正确操作。实验中测得接入电路的金属丝长度为L,直径为d,电压表的示数为U,电流表的示数为I,则金属丝的电阻率______(用本题所给的物理量符号表示)。
12. 18650型锂电池因为体积小、能量密度高、较长的使用寿命,广泛用于各种便携电子产品、电动自行车以及电动汽车中。要测量一节18650型锂电池的电动势和内阻,某同学设计了如图甲所示的电路,定值电阻的阻值为。
(1)请根据电路图甲将图乙的实物连接补充完整___________。
(2)实验开始前,应先将滑动变阻器的滑片调到___________(选填“左”或“右”)端。
(3)闭合开关,单刀双掷开关接图甲中的1位置,改变滑动变阻器的阻值,记录下几组电压表示数和对应的电流表示数;单刀双掷开关改接图甲中的2位置,改变滑动变阻器的阻值,再记录下几组电压表示数和对应的电流表示数。在同一坐标系内分别描点作出电压表示数和对应的电流表示数的图像,如图丙所示;
①接1位置时,作出的图线是图丙中的___________(选填“”或“”)线;测出的电池___________(选填“电动势”或“内阻”)存在系统误差。
②由图丙可知,两直线与纵轴的截距分别为,与横轴的截距分别为、;则电池电动势和内阻的真实值分别为___________,___________。
四、计算题:共36分。
13. 、为水平放置、间距为1m的平行导轨,左端接有如图所示的电路。电源的电动势为10V,内阻为,小灯泡乙的电阻为。将导体棒静置于导轨上,整个装置处在匀强磁场中,磁感应强度大小为2T,方向与导体棒垂直且与两水平导轨所在平面的夹角,匀质导体棒质量为0.52kg,阻值为。闭合开关S后,导体棒恰好未发生滑动。已知导体棒和导轨间的动摩擦因数,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,且不计导轨的电阻,取,。
(1)求导体棒受到的安培力的大小?
(2)求此时滑动变阻器接入电路中的电阻?
14. 如图所示的平面直角坐标系xOy,在第Ⅰ象限内有平行于y轴的匀强电场,方向沿y轴正方向;在第Ⅳ象限的正方形abcd区域内有匀强磁场,方向垂直于xOy平面向里,正方形边长为L且ad边与x轴重合,ab边与y轴平行。一质量为m、电荷量为q的粒子,从y轴上的P(0,h)点,以大小为v0的速度沿x轴正方向射入电场,通过电场后从x轴上的a(2h,0)点进入第Ⅳ象限的磁场区域,不计粒子所受的重力。求:
(1)电场强度E的大小;
(2)粒子到达a点时速度的大小和方向;
(3)磁感应强度B满足什么条件,粒子经过磁场后能到达y轴上,且速度与y轴负方向成45°角?
15. 如图所示,ABC是竖直面内的绝缘固定轨道,AB水平且粗糙,、两点间距离,BC是与AB相切于B点且半径的光滑圆弧,所在空间有平行于AB向左的匀强电场,场强大小,在轨道上A点由静止释放一个质量为,电荷量的小物块,小物块飞出轨道后到达的最高点为D(图中未画出)。已知小物块可视为质点,小物块与水平面间的动摩擦因数,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度,,,求:
(1)小物块运动到圆弧轨道最低点时速度的大小;
(2)小物块从点运动到点过程中对轨道的最大压力的大小;
(3)点C到最高点D之间的距离。
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昆明市第三中学高2027届高二年级上学期期中考试
物理试题卷
注意事项:
1.答题前,考生务必用黑色碳素笔将自己的姓名、考号、考场号、座位号填写在答题卡上,并用铅笔认真填涂考号。
2.回答选择题时,选出每小题答案后,用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、单项选择题:本大题共7小题,每小题4分,共28分。
1. 一带电粒子从电场中的a点运动到b点,其电势能减小,下列说法正确的是( )
A. 该粒子动能一定增大
B. 电场力对该粒子一定做正功
C. a点的电势一定高于b点的电势
D. a点场强的大小一定大于b点场强的大小
【答案】B
【解析】
【详解】AB.粒子电势能减小,只能说明电场力做正功,因不知除电场力外是否受其它力作用,无法确定合力做正功还是负功,所以无法判断该粒子动能增大还是减小,故A错误,B正确;
C.如果粒子带正电,电势能减小,说明a点的电势高于b点的电势,如果粒子带负电,则a点的电势低于b点的电势,由题意无法确定粒子带何种电荷,故无法确定两点电势高低,故C错误;
D.因不知a点、b点电场力的大小,无法确定两点电场强度的大小,故D错误。
故选B。
2. 长为的导体棒原来不带电,现将一个带电量的点电荷放在棒的中心轴线上距离棒的左端处,点到棒的中点距离为,已知静电力常量为,如图所示。当棒达到静电平衡后( )
A. 导体端带正电
B. 导体端的电势等于端的电势
C. 感应电荷在点产生的电场强度大小为零
D. 感应电荷在点产生的电场强度大小为,方向水平向左
【答案】B
【解析】
【详解】A.根据静电感应规律,即近异远同,可知导体B端带负电,故A错误;
B.根据静电感应规律,当导体棒达到静电平衡后,导体棒是等势体,故导体棒上的A端电势等于B端电势,故B正确;
CD.根据静电平衡规律,可知处于静电平衡的导体内部场强处处为零,故M点处的场强为零,即导体棒上感应电荷在M点处产生的电场强度大小与-q的点电荷在该处产生的电场强度大小相等,方向相反,则有
方向水平向右,故CD错误。
故选B。
3. 如图,E为内阻不能忽略的电池,R1、R2、R3为定值电阻,S0、S为开关,V与A分别为电压表与电流表.初始时S0与S均闭合,现将S断开,则( )
A. V的读数变大,A的读数变小 B. V的读数变大,A的读数变大
C. V的读数变小,A的读数变小 D. V的读数变小,A的读数变大
【答案】B
【解析】
【详解】S断开,相当于电阻变大,则由闭合电路欧姆定律可得电路中总电流减小,故路端电压增大,V的读数变大;
把R1归为内阻,内电压减小,故R3中的电压增大,由欧姆定律可知R3中的电流也增大,电流表示数增大,
A.分析得V的读数变大,A的读数变大,故A错误;
B.分析得V的读数变大,A的读数变大,故B正确;
C.分析得V的读数变大,A的读数变大,故C错误;
D.分析得V的读数变大,A的读数变大,故D错误;
4. 如图所示,两根互相平行的长直导线过纸面上的、两点,且与纸面垂直,导线中通有大小相等、方向相反的电流。、、在、的连线上,为的中点,、位于的中垂线上,且、、、到点的距离均相等。关于以上几点处的磁场,下列说法正确的是( )
A. 点处的磁感应强度为零
B. 、两点处的磁感应强度大小相等,方向相反
C. 、两点处的磁感应强度大小相等,方向相反
D. 、两点处磁感应强度的方向相同
【答案】D
【解析】
【详解】根据安培定则作出两直导线在各点产生的磁感应强度,合成图如图所示
由图可知
A.点处的磁感应强度方向向下,故A错误;
B.、两点处的磁感应强度大小相等,方向相同,故B错误;
C.、两点处的磁感应强度大小相等,方向相同,故C错误;
D.、两点处磁感应强度的方向相同,故D正确。
故选D。
5. 如图所示的正六边形线框ABCDEF由6根相同的导体棒连接而成,线框平面垂直于匀强磁场。线框顶点A、B与直流电源两端相连,已知导体棒AB受到的安培力大小为F0,则正六边形线框受到的安培力的大小为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】设每一根导体棒的电阻为R,长度为L,则BA与BCDEF两支路的电阻之比为
根据并联电路两端电压相等的特点可知,BA与BCDEFA两支路电流之比
通电导体BCDEFA受安培力的有效长度为L,根据安培力公式
,
根据左手定则可知,两力方向相同,整个线框所受安培力的合力大小为
故选C。
6. 如图所示,真空中水平放置的平行板电容器的两极板与电压恒定的电源相连,下极板接地,当两极板间距为d时,两极板间的带电质点恰好静止在点,当把上极板快速向下平移距离后,电容器所带的电荷量在极短时间内重新稳定,带电质点开始运动,重力加速度大小为,则上极板向下平移后( )
A. 电容器所带的电荷量不变 B. 带电质点将向下运动
C. P点的电势升高 D. 带电质点的加速度大小为
【答案】C
【解析】
【详解】A.根据平行板电容器电容的决定式
可知,当上极板向下平移后,极板间的距离减小,导致电容器的电容增大,依题意,电容器极板间电压保持不变,根据
易知电容器所带的电荷量增大。故A错误;
B.根据
又
解得
可知带电质点所受电场力增大,将向上运动。故B错误;
C.根据电势差与场强的关系,可知P点与下极板的电势差为
依题意,下极板接地,电势为零,由
可知P点的电势升高。故C正确;
D.依题意,上极板移动前,有
下极板移动后,有
联立,解得
故D错误。
故选C。
7. 如图所示,平行边界MN、PQ间有垂直纸面向里的匀强磁场,磁场的磁感应强度为B,两边界间距为d,MN上有一粒子源A,可在纸面内沿各个方向向磁场中射入质量均为m,电量均为q的带正电的粒子,粒子射入磁场的速度,不计粒子的重力,则粒子能从PQ边界射出的区域长度为( )
A. d B. C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】粒子在磁场中运动的半径
粒子从PQ边射出的两个边界粒子的轨迹如图所示:
由几何关系可知,从PQ边射出粒子的区域长度为
故选C。
【点睛】带电粒子的运动问题,加速电场一般由动能定理或匀加速运动规律求解;偏转电场由类平抛运动规律求解;磁场中的运动问题则根据圆周运动规律结合几何条件求解。
二、多项选择题:本大题共3小题,每小题6分,共18分。全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错或不选的得0分。
8. 真空中电量相等的两异种点电荷连线和一绝缘正方体框架的两侧面和中心连线重合,连线中心和立方体中心重合,空间中除两异种电荷Q产生的电场外,不计其它任何电场的影响,则下列说法中正确的是( )
A. 正方体两顶点、电场强度相同
B. 正方体两顶点A、D电势相同
C. 两等量异种电荷周围电场线和面总是垂直
D. 负检验电荷在顶点A处的电势能小于在顶点D处的电势能
【答案】AD
【解析】
【详解】A.由等量异种电荷的电场线分布可知,、电场强度大小相等,方向相同,A正确;
B.沿电场线,电势降低,A点电势高于D点电势,B错误;
C.四点电势相同,但面不是等势面,电场线不与该面垂直,C错误;
D.A点电势高于D点电势,将负电荷从A点移到D点,电场力做负功,电势能增大,D正确。
故选AD。
9. 如图所示,图甲为一个电灯两端电压与通过它的电流的变化关系曲线。由图可知,两者不成线性关系,这是由于焦耳热使灯丝的温度发生了变化的缘故。不计电流表内阻。如图乙所示,将两个这样的电灯并联后再与的定值电阻串联,接在电压恒定为的电路上,则下列选项中正确的是( )
A. 电阻消耗的功率约为 B. 电阻消耗的功率约为
C. 每个灯的实际功率约为 D. 每个灯的实际功率约为
【答案】AC
【解析】
【分析】
【详解】设此时电灯两端的电压为,流过每个电灯的电流为,由串并联电路的规律得
代入数据得
在图甲上画出此直线如图所示
可得到该直线与曲线的交点约为,即流过电灯的电流约为,灯两端电压约为2V,灯的实际功率约为
电阻消耗的功率约为
故AC正确,BD错误。
故选AC。
10. 如图所示的正交的电磁场中,匀强电场方向水平向右,匀强磁场方向沿水平方向垂直纸面向里,一个质量为m、电荷量为q的带正电的小球从P点以一定的速度抛出,小球恰好能做直线运动,已知电场强度,磁场的磁感应强度大小为B,重力加速度为g,则下列说法正确的是( )
A. 小球抛出的初速度大小为
B. 小球运动过程中电势能增加
C. 某时刻撤去电场,此后小球运动的最小速度为0
D. 某时刻撤去电场,此后小球在竖直方向上能上升的最大高度为
【答案】AC
【解析】
【详解】A.由题意可知,重力与电场的合力为
由于小球恰好能做直线运动,则由平衡条件可知
解得小球抛出的初速度大小为
故A正确;
B.由A选项可知,小球所受洛伦兹力方向为斜向左上方与水平方向的夹角为45°,由左手定则可知小球的速度方向为斜向右上方与水平方向的夹角为45°,小球所受电场力做正功,电势能减少,故B错误;
C.某时刻撤去电场,撤去电场时将小球的速度分解为水平方向的分速度
竖直方向的分速度为
此后小球的运动可以看成是以速度v1的匀速直线运动和以速度v2的匀速圆周运动,当小球做匀速圆周运动的分运动到最高点时合速度为零,故C正确;
D.某时刻撤去电场,此后小球在竖直方向上能上升的最大高度为
故D错误。
故选AC。
三、实验题:共18分。
11. “阳光”学习小组正在测定某种合金制成的金属丝的电阻率。
(1)同学们用螺旋测微器测量金属丝的直径,示数如图甲所示,则该金属丝的直径______mm。
(2)接着用多用电表粗测金属丝的阻值。在进行正确的机械调零后,将欧姆挡的选择开关拨至“×10”挡,再将红、黑表笔短接,让指针指在______(填“左侧”或“右侧”)零刻度线上。正确操作后,表盘示数如图乙所示,则金属丝的阻值为______Ω。
(3)为了更准确地测量金属丝的电阻,同学们经过讨论设计的实验电路图如图丙所示(表示待测金属丝)。同学们选择合适的实验器材正确操作。实验中测得接入电路的金属丝长度为L,直径为d,电压表的示数为U,电流表的示数为I,则金属丝的电阻率______(用本题所给的物理量符号表示)。
【答案】(1)0.384(0.383~0.386)
(2) ①. 右侧 ②. 180
(3)
【解析】
【小问1详解】
根据螺旋测微器的读数规律,该读数为
【小问2详解】
[1]进行欧姆调零时,应让指针指在右侧零刻度线上,使流过多用电表内部的电流等于表头的满偏电流;
[2]根据欧姆表的读数规律,该读数为
【小问3详解】
根据欧姆定律可知,待测金属丝的电阻
根据电阻定律
其中
解得金属丝的电阻率
12. 18650型锂电池因为体积小、能量密度高、较长的使用寿命,广泛用于各种便携电子产品、电动自行车以及电动汽车中。要测量一节18650型锂电池的电动势和内阻,某同学设计了如图甲所示的电路,定值电阻的阻值为。
(1)请根据电路图甲将图乙的实物连接补充完整___________。
(2)实验开始前,应先将滑动变阻器的滑片调到___________(选填“左”或“右”)端。
(3)闭合开关,单刀双掷开关接图甲中的1位置,改变滑动变阻器的阻值,记录下几组电压表示数和对应的电流表示数;单刀双掷开关改接图甲中的2位置,改变滑动变阻器的阻值,再记录下几组电压表示数和对应的电流表示数。在同一坐标系内分别描点作出电压表示数和对应的电流表示数的图像,如图丙所示;
①接1位置时,作出的图线是图丙中的___________(选填“”或“”)线;测出的电池___________(选填“电动势”或“内阻”)存在系统误差。
②由图丙可知,两直线与纵轴的截距分别为,与横轴的截距分别为、;则电池电动势和内阻的真实值分别为___________,___________。
【答案】(1) (2)左
(3) ①. ②. 内阻 ③. ④.
【解析】
【小问1详解】
根据电路图可得实物连接如图所示
【小问2详解】
实验开始前,应先将滑动变阻器的滑片调到组织最大处,即左端
【小问3详解】
[1]接1位置时,电动势测量值准确,内阻测量值偏大,图线断路电压准确;接2位置时,电动势测量值偏小,内阻测量值偏小,图线中短路电流准确,故接1位置时,作出的图线是图丙中的a。
[2]由上述分析可知,测出的电池内阻存在系统误差。
[3][4]由上述分析可知,,
四、计算题:共36分。
13. 、为水平放置、间距为1m的平行导轨,左端接有如图所示的电路。电源的电动势为10V,内阻为,小灯泡乙的电阻为。将导体棒静置于导轨上,整个装置处在匀强磁场中,磁感应强度大小为2T,方向与导体棒垂直且与两水平导轨所在平面的夹角,匀质导体棒质量为0.52kg,阻值为。闭合开关S后,导体棒恰好未发生滑动。已知导体棒和导轨间的动摩擦因数,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,且不计导轨的电阻,取,。
(1)求导体棒受到的安培力的大小?
(2)求此时滑动变阻器接入电路中的电阻?
【答案】(1)2N (2)0.5Ω
【解析】
【小问1详解】
由题可知,闭合开关S后,导体棒恰好未滑动。对导体棒受力分析
由力的平衡可得
联立解得
【小问2详解】
导体棒中的电流
导体棒两端的电压
由于小灯泡乙与导体棒并联,因此小灯泡乙两端的电压
通过小灯泡乙的电流
滑动变阻器接入电路中的电阻
14. 如图所示的平面直角坐标系xOy,在第Ⅰ象限内有平行于y轴的匀强电场,方向沿y轴正方向;在第Ⅳ象限的正方形abcd区域内有匀强磁场,方向垂直于xOy平面向里,正方形边长为L且ad边与x轴重合,ab边与y轴平行。一质量为m、电荷量为q的粒子,从y轴上的P(0,h)点,以大小为v0的速度沿x轴正方向射入电场,通过电场后从x轴上的a(2h,0)点进入第Ⅳ象限的磁场区域,不计粒子所受的重力。求:
(1)电场强度E的大小;
(2)粒子到达a点时速度的大小和方向;
(3)磁感应强度B满足什么条件,粒子经过磁场后能到达y轴上,且速度与y轴负方向成45°角?
【答案】(1);(2),方向与x轴正方向成45°角;(3)
【解析】
【详解】(1)粒子做类平抛运动,沿y轴方向有
h=t2
沿x轴方向有
2h=v0t
解得
E=
(2)到达a点时水平速度为v0,竖直速度为vy
水平方向有
2h=v0t
竖直方向有
解得
vy=v0
所以到达a点的速度为
va=v0
方向与x轴正方向成45°角。
(3)粒子到达y轴上,且速度与y轴负方向成45°角,必须要从ab边射出,从b点射出时对应的磁感应强度B最小,粒子在磁场中的轨迹是以O1为圆心的一段四分之一圆弧,设半径为r1,有
由
Bqva=m
解得
B=
所以磁感应强度须满足的条件为
15. 如图所示,ABC是竖直面内的绝缘固定轨道,AB水平且粗糙,、两点间距离,BC是与AB相切于B点且半径的光滑圆弧,所在空间有平行于AB向左的匀强电场,场强大小,在轨道上A点由静止释放一个质量为,电荷量的小物块,小物块飞出轨道后到达的最高点为D(图中未画出)。已知小物块可视为质点,小物块与水平面间的动摩擦因数,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度,,,求:
(1)小物块运动到圆弧轨道最低点时速度的大小;
(2)小物块从点运动到点过程中对轨道的最大压力的大小;
(3)点C到最高点D之间的距离。
【答案】(1)
(2)0.52N (3)0.25m
【解析】
【小问1详解】
从A到B由动能定理
解得
【小问2详解】
在弧形轨道的平衡位置满足
可得
电场力与重力的合力为
从B点到达该点由动能定理
在该点时有牛顿第二定律
联立解得FN=0.52N
【小问3详解】
从B点到C点由动能定理
解得vC=2m/s
物块从C点向上射出后水平向右做匀加速运动,竖直向上做匀减速运动,则到达最高点时,
水平加速度
水平位移
点C到最高点D之间的距离
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