内容正文:
2025–2026学年普通高中高二上学期期中教学质量检测物理
注意事项:
1、答卷前,考生务必将自己的姓名、考生号等填写在答题卡上。
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,再选涂其他答案标号。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,将本试卷和答题卡一并交回。
一、选择题:本题共7小题,每小题4分,共28分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。
1. 下列说法正确的是( )
A. 最早提出用电场线描述电场的物理学家是库仑
B. 电势降落的方向一定是场强方向
C. 场强处处为零的区域内,电势一定处处相等
D. 同一电场中等势面分布越密的地方,电势一定越高
2. 如图所示为计算机生成的点电荷电势分布的三维图,x、y轴构成被研究的平面,x轴为电势的大小,a和b为图中的两点。若取无穷远处的电势为零,则( )
A. 该点电荷带负电 B. a点所在曲线为电场线
C. a点的电场强度小于b点的电场强度 D. 负电荷从a点移到b点,其电势能增大
3. 某同学在研究电容器的充、放电过程中,产生了一个新奇的想法:不管什么电路,总可以定义一个“等效电阻”,该“等效电阻”等于电路两端电压与流过该段电路总电流的比值。如图所示的电路,定值电阻R1和R2的阻值均为3Ω,初始电容C不带电,在刚闭合开关S的瞬间,按照该同学的定义,外电路的“等效电阻”为( )
A. 0Ω B. 3Ω C. 6Ω D. 12Ω
4. 如图是某电阻R的I—U图像,U=4V时图像的切线交I轴于1A处。将该电阻与电动势E=8V,内阻r=2Ω的电源连成闭合回路,根据图中给出的信息可以得出( )
A. 该电阻的电阻率随电压的增大而减小
B. 该闭合回路接通时,电阻的阻值R=4Ω
C. 该闭合回路接通时,电阻的电功率P=16W
D. 该闭合回路接通时,电源的总功率P=16W
5. 电阻不变的三个灯泡A、B、C连接在如图所示的电路中,闭合开关S后三灯泡的电功率相同。此后向上移动滑动变阻器的滑片,则可判断( )
A. 三灯泡的电阻大小是 B. 三灯泡的电阻大小是
C. A、B、C三灯泡都变亮 D. A、C两灯泡变亮,B灯泡变暗
6. 黑箱外有编号为1、2、3、4的四个接线柱,接线柱1和2、2和3、3和4之间各接有一个电阻,在接线柱间还接有另外一个电阻和一个直流电源。测得接线柱之间的电压,,。符合上述测量结果的可能接法是( )
A. 电源接在1、2之间,接在1、4之间 B. 电源接在1、3之间,接在1、4之间
C. 电源接在1、4之间,接在1、3之间 D. 电源接在1、4之间,接在1、4之间
7. 如图所示,在一固定的正点电荷产生的电场中,另一正电荷q先后以大小相等、方向不同的初速度从P点出发,仅在电场力作用下运动,形成了直线轨迹①和曲线轨迹②,M、N分别为轨迹①和轨迹②上的点,经过M、N两点时q的速度大小相等。下列说法正确的是( )
A. M点比P点电势低
B. M点比N点电势低
C. q在轨迹①上可能先做减速运动后做加速运动
D. q在M、N两点的加速度可能相同
二、多项选择题:本题共3小题,每小题6分,共18分。在每小题给出的四个选项中,有多项符合题目要求。全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
8. 在如图所示的电路中,电源的电动势为E,内阻为r,闭合开关S,当滑动变阻器接入电路中的电阻为时,电动机恰好正常工作,电源的输出功率恰好最大。已知电动机的额定电压为U,额定电流为I,电动机线圈的内阻为。下列说法正确的是( )
A. 电动机线圈的内阻
B. 电动机的热功率为
C. 电源的电动势
D. 若电路中的电流可在变化,则电源的最大输出功率为
9. 如图所示,光滑斜面FG的倾角为,FH竖直、HG水平,。在H点固定电荷量为的点电荷,M点固定等量异种电荷,H、M的连线与FG垂直相交于N点,,I为斜边FG的中点。一电荷量为、可视为质点的滑块从F点由静止释放,重力加速度大小为g,则滑块下滑过程中(对电场的影响可忽略不计)( )
A. 滑块经过F点和I点时受到的电场力大小相等
B. 滑块的电势能先增加后减少再增加
C. 滑块经过I点时的速度大小为
D. 滑块经过N点时对斜面的压力最大
10. 高压电线落地可能导致行人跨步触电。如图所示,设人的两脚M、N间的最大跨步距离为d,电线在触地点O流入大地的电流为I,大地的电阻率为,O、N间的距离为R,电流在以O点为圆心、r为半径的半球面上均匀分布,其电流密度为,若电流密度乘以电阻率等于电场强度,该电场强度可以等效成把点电荷Q放在真空中的O点处产生的电场强度,已知静电力常量为k,下列说法正确的是( )
A. 若电流方向从O到N,越靠近O点,电势越高
B. 当两脚间的距离最大时,两脚间电压一定不为零
C. 等效点电荷Q的电荷量为
D. 若M,N、O三点在一条直线上,图中两脚M、N间的跨步电压等于
三、非选择题:本题共5小题,共54分。
11. 某同学用多用电表的欧姆挡测量一个量程为1V的电压表的内阻,如图甲所示,测量前先将选择开关旋至倍率“×1k”挡,红、黑表笔短接欧姆调零后进行测量,然后将电压表的“-”接线柱与多用电表的______(选填“黑表笔”或“红表笔”)连接,第一次测量指针指向位置如图乙中虚线所示,则应将选择开关旋至倍率为______挡再进行测量,红、黑表笔再次短接欧姆调零,第二次测量指针指向位置如图乙中实线所示,指针刚好指向表盘正中间位置,若将此电压表改装成量程为5V的电压表,需要______(选填“串联”或“并联”)一个阻值______Ω的电阻。
12. 某学习小组设计实验测量某合金丝的电阻率,他们进入实验室,找到如下器材:
A.一节干电池(电动势为E)
B.毫安表A(量程为0~1.0mA,内阻)
C.定值电阻
D.电阻箱(0~9999Ω)
E.刻度尺、螺旋测微器、接线夹、开关、导线
(1)该组同学用螺旋测微器测量合金丝的直径,测量结果如图甲所示,则合金丝的直径________mm。
(2)基于以上器材,为了测量该合金丝的电阻率,设计了如图乙所示的实验电路图,将电阻箱R的阻值调到。某次测量时,电流表的示数为0.50mA,则流经电源的电流________A。
(3)改变接入电路的合金丝的长度l,记录多组流经电源的电流的倒数和l的数值,绘出如图丙所示的图线。已知图线的斜率为k,则金属丝的电阻率________(用含E、d、k的表达式表示)。
(4)有两种金属直导线,横截面积均为S,长度分别为电阻率分别为,且。现将它们串联在一稳恒直流电路中,如图所示。已知导线中稳恒电场的基本性质与静电场相同。请通过推导比较两金属导线中沿导线方向的稳恒电场和的大小关系________。
13. 如图所示的电路中,,,电源电动势,电动机线圈电阻为,若开关闭合后铭牌上标有“3V、6W”的电动机刚好正常工作,求:
(1)电源内阻为多少?
(2)电动机的机械效率为多少?
14. 如图所示,在直角坐标系中,有一半径为R的圆形区域,A、B、C、D为圆与坐标轴的交点,F为圆上一点,与y轴的夹角。匀强电场存在于区域内,方向与平行。质量为、电荷量为的粒子甲从O点以初速度沿平面垂直于方向射入第一象限,一段时间后恰好经过B点。另一质量为、电荷量为的粒子乙从O点以相同初速度大小沿方向射出,一段时间后恰好经过D点。粒子重力不计,求:
(1)电场强度E的大小和方向;
(2)粒子乙经过D点时速度的大小。
15. 如图所示,光滑绝缘圆弧轨道ABC位于竖直平面内,半径,B为轨道最低点,最高点C的切线水平。一平行板电容器MN水平放置,其内有竖直向下的匀强电场,场强大小,下极板N的右端与圆弧轨道的A端紧挨着,极板长度,两极板间的距离。在圆弧轨道直径BC的右侧有水平向左的匀强电场,场强大小。质量、电荷量的绝缘带电小球紧贴电容器的极板M左端以某一初速度水平抛出,恰无碰撞的从A点进入光滑圆弧形轨道内。已知重力加速度g取,小球可视为质点,不计电容器的边缘效应,求:
(1)小球水平抛出的初速度;
(2)小球进入电场后所受到的最小弹力。
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2025–2026学年普通高中高二上学期期中教学质量检测物理
注意事项:
1、答卷前,考生务必将自己的姓名、考生号等填写在答题卡上。
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,再选涂其他答案标号。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,将本试卷和答题卡一并交回。
一、选择题:本题共7小题,每小题4分,共28分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。
1. 下列说法正确的是( )
A. 最早提出用电场线描述电场的物理学家是库仑
B. 电势降落的方向一定是场强方向
C. 场强处处为零的区域内,电势一定处处相等
D. 同一电场中等势面分布越密的地方,电势一定越高
【答案】C
【解析】
【详解】A.最早提出用电场线描述电场的物理学家是法拉第,故A错误;
B.电势降落的方向不一定是场强方向,只有电势降落最快的方向才是场强方向,故B错误;
C.场强处处为零的区域内,任意两点的电势差为零,则电势一定处处相等,故C正确;
D.同一电场中等势面分布越密的地方,场强一定越大,但电势不一定越高,故D错误。
故选C。
2. 如图所示为计算机生成的点电荷电势分布的三维图,x、y轴构成被研究的平面,x轴为电势的大小,a和b为图中的两点。若取无穷远处的电势为零,则( )
A. 该点电荷带负电 B. a点所在曲线为电场线
C. a点的电场强度小于b点的电场强度 D. 负电荷从a点移到b点,其电势能增大
【答案】D
【解析】
【详解】A.由图可知,离点电荷越远,电势越小,可知该点电荷带正电,故A错误;
B.点电荷的电场线为直线,故B错误;
C.根据
由图像可知,点离点电荷较近,故点的电场强度大于点的电场强度,故C错误;
D.由图像可知点电势大于点电势,根据
可知负电荷从点移到点,电势能增大,故D正确。
故选D。
3. 某同学在研究电容器的充、放电过程中,产生了一个新奇的想法:不管什么电路,总可以定义一个“等效电阻”,该“等效电阻”等于电路两端电压与流过该段电路总电流的比值。如图所示的电路,定值电阻R1和R2的阻值均为3Ω,初始电容C不带电,在刚闭合开关S的瞬间,按照该同学的定义,外电路的“等效电阻”为( )
A. 0Ω B. 3Ω C. 6Ω D. 12Ω
【答案】B
【解析】
【详解】初始电容不带电,在刚闭合开关S的瞬间,电容两端的电压为零,故R2两端的电压为零,经过的电流为零,回路中的路端电压等于R1两端的电压,电流大小等于R1的电流。故按照该同学的定义,外电路的“等效电阻”为R1,阻值。
故选B。
4. 如图是某电阻R的I—U图像,U=4V时图像的切线交I轴于1A处。将该电阻与电动势E=8V,内阻r=2Ω的电源连成闭合回路,根据图中给出的信息可以得出( )
A. 该电阻的电阻率随电压的增大而减小
B. 该闭合回路接通时,电阻的阻值R=4Ω
C. 该闭合回路接通时,电阻的电功率P=16W
D. 该闭合回路接通时,电源的总功率P=16W
【答案】D
【解析】
【详解】A. 图线上某点和原点连线的斜率表示电阻的倒数,可知该电阻的倒数随电压的增大而减小,该电阻的阻值随电压的增大而增大,根据电阻定律
可知该电阻的电阻率随电压的增大而增大,故A错误;
B. 根据闭合电路欧姆定律有
即
在I—U图像中作出上述表达式的图线,如下图所示
可知电阻的工作电压为4V,电流为2A,故电阻阻值为
故B错误;
C. 该闭合回路接通时,电阻的功率为
故C错误;
D. 该闭合回路接通时,电源的总功率为
故D正确。
故选D。
5. 电阻不变的三个灯泡A、B、C连接在如图所示的电路中,闭合开关S后三灯泡的电功率相同。此后向上移动滑动变阻器的滑片,则可判断( )
A. 三灯泡的电阻大小是 B. 三灯泡的电阻大小是
C. A、B、C三灯泡都变亮 D. A、C两灯泡变亮,B灯泡变暗
【答案】B
【解析】
【详解】AB.由电路图可知,三灯泡电压间的关系为
三灯泡的电功率相等,由
可知,A灯泡的电阻最大;由电路图可知,两灯泡的电流关系为,两灯泡的电功率相等,由可知,C灯泡的电阻小于B灯泡的电阻;则三灯泡电阻的大小关系是
故A错误,B正确;
CD.向上移动滑动变阻器的滑片,滑动变阻器接入电路的电阻变大,根据“串反并同”规律可知B灯泡功率变大,B灯变亮;可得A灯泡变亮;C灯泡与滑动变阻器串联,C灯功率减小,C灯变暗。故CD项错误;
故选B。
6. 黑箱外有编号为1、2、3、4的四个接线柱,接线柱1和2、2和3、3和4之间各接有一个电阻,在接线柱间还接有另外一个电阻和一个直流电源。测得接线柱之间的电压,,。符合上述测量结果的可能接法是( )
A. 电源接在1、2之间,接在1、4之间 B. 电源接在1、3之间,接在1、4之间
C. 电源接在1、4之间,接在1、3之间 D. 电源接在1、4之间,接在1、4之间
【答案】A
【解析】
【详解】依题意,有,,
联立得
在外电路中电流从高电势处流向低电势处,所以电源接在1、2之间,此时必须连接1、4,这样和才不会为零,连接方式如图所示。
故选A。
7. 如图所示,在一固定的正点电荷产生的电场中,另一正电荷q先后以大小相等、方向不同的初速度从P点出发,仅在电场力作用下运动,形成了直线轨迹①和曲线轨迹②,M、N分别为轨迹①和轨迹②上的点,经过M、N两点时q的速度大小相等。下列说法正确的是( )
A. M点比P点电势低
B. M点比N点电势低
C. q在轨迹①上可能先做减速运动后做加速运动
D. q在M、N两点的加速度可能相同
【答案】C
【解析】
【详解】AB.由题图知正点电荷q从P点出发抵达N点做曲线运动,所受电场力方向指向轨迹内侧,从P点出发抵达M点做直线运动,所受电场力方向沿PM,故固定的点电荷在PM连线右侧,因正电荷在P点的速度大小相等,到达MN点时速度大小也相等,根据能量关系可知MN两点电势相等,则正电荷距离MN两点的距离相等,且固定的点电荷在PM连线右侧,则由沿电场线方向电势越来越低,知M点电势高于P点电势,故AB错误;
C.q在轨迹①上可能先做减速运动,速度减到零后反向做加速运动,选项C正确;
D.q在M、N两点的加速度方向一定不同,选项D错误。
故选C。
二、多项选择题:本题共3小题,每小题6分,共18分。在每小题给出的四个选项中,有多项符合题目要求。全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
8. 在如图所示的电路中,电源的电动势为E,内阻为r,闭合开关S,当滑动变阻器接入电路中的电阻为时,电动机恰好正常工作,电源的输出功率恰好最大。已知电动机的额定电压为U,额定电流为I,电动机线圈的内阻为。下列说法正确的是( )
A. 电动机线圈的内阻
B. 电动机的热功率为
C. 电源的电动势
D. 若电路中的电流可在变化,则电源的最大输出功率为
【答案】ABD
【解析】
【详解】AB.根据焦耳定律和功率定义,电动机的输入功率,电动机的热功率,电动机输入的电功率一部分转化为热功率,另一部分转化为输出的机械功率,即
有
得,A、B正确;
C.根据闭合电路欧姆定律可知,路端电压为
电源的输出功率为
得,根据数学知识可知,当时,电源的输出功率最大,由闭合电路欧姆定律
有
得,C错误;
D.若电路中电流可在变化,根据前面的分析可知,在该区间之内,则电源的最大输出功率为,D正确。
故选ABD。
9. 如图所示,光滑斜面FG的倾角为,FH竖直、HG水平,。在H点固定电荷量为的点电荷,M点固定等量异种电荷,H、M的连线与FG垂直相交于N点,,I为斜边FG的中点。一电荷量为、可视为质点的滑块从F点由静止释放,重力加速度大小为g,则滑块下滑过程中(对电场的影响可忽略不计)( )
A. 滑块经过F点和I点时受到的电场力大小相等
B. 滑块的电势能先增加后减少再增加
C. 滑块经过I点时的速度大小为
D. 滑块经过N点时对斜面的压力最大
【答案】AD
【解析】
【详解】A.根据等量异种电荷的电场特点可知,F点和I点的电场强度大小相等,所以滑块经过F点和I点时受到的电场力大小相等,故A正确;
B.N点距离最近,所以在斜面FG上N点的电势最低,滑块在下滑过程中,所在位置的电势先降低后升高,滑块带负电,所以滑块的电势能先增加后减小,故B错误;
C.根据等量异种电荷电场的特点可知,F点和I点的电势相等,设滑块经过I点的速度大小为v,滑块的质量为m,根据几何关系可得
根据动能定理有
解得,故C错误;
D.在斜面上N点的场强最大,方向沿HN方向指向M,根据滑块的受力可知,滑块在经过N点时对斜面的压力最大,等于重力垂直于斜面方向的分力与电场力之和,故D正确。
故选AD。
10. 高压电线落地可能导致行人跨步触电。如图所示,设人的两脚M、N间的最大跨步距离为d,电线在触地点O流入大地的电流为I,大地的电阻率为,O、N间的距离为R,电流在以O点为圆心、r为半径的半球面上均匀分布,其电流密度为,若电流密度乘以电阻率等于电场强度,该电场强度可以等效成把点电荷Q放在真空中的O点处产生的电场强度,已知静电力常量为k,下列说法正确的是( )
A. 若电流方向从O到N,越靠近O点,电势越高
B. 当两脚间的距离最大时,两脚间电压一定不为零
C. 等效点电荷Q的电荷量为
D. 若M,N、O三点在一条直线上,图中两脚M、N间的跨步电压等于
【答案】AC
【解析】
【详解】A.高压电线落地,电线触地电流从O点流入大地的,O点电势最高,越靠近O点,电势越高,故A正确;
B.当两脚位于同一等势线上时即两脚到O点的距离相等时,跨步电压为零,故B错误;
C.根据题意有
解得
故C正确;
D.N点处电流密度为,由于MN间的电场是非匀强电场,电场强度越靠近O点越大,则知MN间的场强大于,两脚MN间跨步电压大于,故D错误。
故选AC。
三、非选择题:本题共5小题,共54分。
11. 某同学用多用电表的欧姆挡测量一个量程为1V的电压表的内阻,如图甲所示,测量前先将选择开关旋至倍率“×1k”挡,红、黑表笔短接欧姆调零后进行测量,然后将电压表的“-”接线柱与多用电表的______(选填“黑表笔”或“红表笔”)连接,第一次测量指针指向位置如图乙中虚线所示,则应将选择开关旋至倍率为______挡再进行测量,红、黑表笔再次短接欧姆调零,第二次测量指针指向位置如图乙中实线所示,指针刚好指向表盘正中间位置,若将此电压表改装成量程为5V的电压表,需要______(选填“串联”或“并联”)一个阻值______Ω的电阻。
【答案】 ①. 红表笔 ②. ③. 串联 ④. 6000
【解析】
【详解】[1]红、黑表笔短接欧姆调零后进行电阻测量,根据“红进黑出”知,需要将电压表的“-”接线柱与多用电表的红表笔连接。
[2]第一次测量指针指向位置如题图乙中虚线所示,显示指针偏转角度过大,应将选择开关旋至较小倍率,为“”挡再进行测量。
[3][4]红、黑表笔再次短接欧姆调零,第二次测量指针指向位置如题图乙中实线所示,可知此时电压表内阻为
若将此电压表改装成量程为5V的电压表,需要串联一个分压4V的电阻;根据串联电路的特点,可得
求得
12. 某学习小组设计实验测量某合金丝的电阻率,他们进入实验室,找到如下器材:
A.一节干电池(电动势为E)
B.毫安表A(量程为0~1.0mA,内阻)
C.定值电阻
D.电阻箱(0~9999Ω)
E.刻度尺、螺旋测微器、接线夹、开关、导线
(1)该组同学用螺旋测微器测量合金丝的直径,测量结果如图甲所示,则合金丝的直径________mm。
(2)基于以上器材,为了测量该合金丝的电阻率,设计了如图乙所示的实验电路图,将电阻箱R的阻值调到。某次测量时,电流表的示数为0.50mA,则流经电源的电流________A。
(3)改变接入电路的合金丝的长度l,记录多组流经电源的电流的倒数和l的数值,绘出如图丙所示的图线。已知图线的斜率为k,则金属丝的电阻率________(用含E、d、k的表达式表示)。
(4)有两种金属直导线,横截面积均为S,长度分别为电阻率分别为,且。现将它们串联在一稳恒直流电路中,如图所示。已知导线中稳恒电场的基本性质与静电场相同。请通过推导比较两金属导线中沿导线方向的稳恒电场和的大小关系________。
【答案】(1)0.630
(2)0.1505 (3)
(4)设回路中经过两导线的电流大小为,则R1两端电压为
R1的阻值为
稳恒电场
联立可得
同理得
所以。
【解析】
【小问1详解】
螺旋测微器的读数为
【小问2详解】
电流表的示数为0.50mA,则流经电源的电流
代入数据可得
【小问3详解】
设电路中除了电阻丝电阻外,其他电阻阻值之和为,根据闭合电路欧姆定律
整理变形可得
可知图像的斜率
解得
【小问4详解】
见答案
13. 如图所示的电路中,,,电源电动势,电动机线圈电阻为,若开关闭合后铭牌上标有“3V、6W”的电动机刚好正常工作,求:
(1)电源内阻为多少?
(2)电动机的机械效率为多少?
【答案】(1);(2)
【解析】
【详解】(1)由部分电路欧姆定律得
通过电动机的电流为
干路电流为
由闭合电路欧姆定律
解得电源内阻为
(2)电动机线圈的发热功率为
则输出功率为
电动机的机械效率为
14. 如图所示,在直角坐标系中,有一半径为R的圆形区域,A、B、C、D为圆与坐标轴的交点,F为圆上一点,与y轴的夹角。匀强电场存在于区域内,方向与平行。质量为、电荷量为的粒子甲从O点以初速度沿平面垂直于方向射入第一象限,一段时间后恰好经过B点。另一质量为、电荷量为的粒子乙从O点以相同初速度大小沿方向射出,一段时间后恰好经过D点。粒子重力不计,求:
(1)电场强度E的大小和方向;
(2)粒子乙经过D点时速度的大小。
【答案】(1),或者,方向由F指向O
(2)
【解析】
【小问1详解】
根据粒子甲的运动情况可知,场强方向由F指向O
方法一:对于粒子甲,沿初速度方向
沿加速度方向
其中
解得
方法二:对于粒子乙,沿垂直场强方向
沿加速度方向
其中
解得
【小问2详解】
方法一:若第一问已算得
由
可得
对于粒子乙,从O到D,由动能定理
方法二:若第二问已算得
对于粒子乙,从O到D,由动能定理
15. 如图所示,光滑绝缘圆弧轨道ABC位于竖直平面内,半径,B为轨道最低点,最高点C的切线水平。一平行板电容器MN水平放置,其内有竖直向下的匀强电场,场强大小,下极板N的右端与圆弧轨道的A端紧挨着,极板长度,两极板间的距离。在圆弧轨道直径BC的右侧有水平向左的匀强电场,场强大小。质量、电荷量的绝缘带电小球紧贴电容器的极板M左端以某一初速度水平抛出,恰无碰撞的从A点进入光滑圆弧形轨道内。已知重力加速度g取,小球可视为质点,不计电容器的边缘效应,求:
(1)小球水平抛出的初速度;
(2)小球进入电场后所受到的最小弹力。
【答案】(1)
(2)0.05N
【解析】
【小问1详解】
小球在平行板电容器中做类平抛运动,有
可得加速度
竖直方向
水平方向
代入数据联立得
【小问2详解】
小球运动到点时竖直方向的速度
运动到点时的速度
小球运动到点时的速度方向与水平方向的夹角为,有
解得
小球在圆弧轨道直径的右侧匀强电场中运动,当速度方向与电场力和重力的合力方向垂直时,所受的弹力最小,设此点为,由点到点,如图所示。
根据动能定理得
代入数据得
有
得
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