精品解析：湖北武汉市新洲区第一中学航天城校区2026-2027学年高二上学期9月阶段检测物理试卷（4-6班）

高二物理9月月考 一、选择题：本大题共10小题，共40分，8-10题为多选。 1. 某同学采用如图装置做静电感应的实验：在绝缘支架上的金属导体M和金属导体N按图中方向接触放置，原先M、N都不带电，先让开关S1、S2均断开，现在将一个带正电小球P放置在M左侧，则下列说法正确的是（　　） A. 若开关S1、S2均断开，导体M左端带正电，导体N右端带负电 B. 若开关S1、S2均闭合，则导体M和导体N均不带电 C. 若只闭合开关S1，接着将MN分开，再移走带电小球，则导体N不带电 D. 若只闭合开关S2，接着移走带电小球，最后将MN分开，则导体M带负电 2. 有一个半径为R、带电量为Q且电荷均匀分布的绝缘球体，在距球心O为2R的位置有一带电量为q的点电荷。现从带电球中挖去半径为的球体，已知静电力常量为，如图所示。则剩余部分对点电荷q的库仑力大小为（　　） A. B. C. D. 3. 如图所示，水平天花板下方固定一光滑小定滑轮，在定滑轮的正下方C处固定一带正电的点电荷，不带电的小球A与带正电的小球B通过跨过定滑轮的绝缘轻绳相连。开始时系统在图示位置静止，已知。若B球所带的电荷量缓慢减少（未减为零），则在B球到达O点正下方前，下列说法正确的是（ ） A. A球的质量大于B球的质量 B. 此过程中点电荷对B球的库仑力大小不变 C. B球的轨迹是一段圆弧 D. 此过程中滑轮受到轻绳的作用力逐新减小 4. 如图所示，绝缘金属球壳的空腔M内、外各有一小球Q和N，下列说法不正确的是（　　） A. 若Q、M不带电，M不接地，则N带电时，Q上无感应电荷 B. 若Q、M不带电，M接地，则N带电时，Q上无感应电荷 C. 若N、M不带电，M不接地，则Q带电时，N上无感应电荷 D. 若N、M不带电，M接地，则Q带电时，N上无感应电荷 5. 如图甲所示，绝缘粗糙水平面上处和处分别固定两个点电荷（场源电荷），其中处的电荷量大小为Q。以无限远处作为零电势点，两点电荷在x轴上形成的电场其电势与x关系如图乙所示，其中坐标原点处电势为、且为极小值，和处电势分别为和。已知重力加速度为g。下列说法正确的是（　　） A. 处的电荷的电荷量为2Q B. 处和处的场强等大反向 C. 处无初速度释放一个带正电的光滑质点物块，物块会以O点为中心来回往返运动 D. 质量为m，电荷量为+q的带电物体（视为质点），与地面动摩擦因数为，欲使它从O点向右出发刚好到达处，则物体在坐标原点处的初速度大小为 6. 冷冻电镜技术可解析晶态冰中蛋白质三维结构．电子透镜是冷冻电镜中的关键部分，其中一种电子透镜的电场分布如图所示，虚线为等势面，相邻等势面间电势差相等，现有一电子以一定初速度进入该区域，实线为运动轨迹，a、b是轨迹上的两点．下列说法错误的是（　　） A. 电子透镜的电场不可能是两个等量异种点电荷产生的 B. a点的电势高于b点的电势 C. 若该电子从a向b运动，则电子在a点的动能小于在b点的动能 D. 电子在a点的电势能大于在b点的电势能 7. 关于电场强度，下列说法正确的是（　　） A. 公式是电场强度的定义式，适用于任何电场，E与试探电荷受到的电场力F成正比，与电荷量q成反比 B. 公式是点电荷电场强度的计算式，在任何介质中都适用 C. 公式是匀强电场中电场强度与电势差的关系式，U是电场中两点的电势差，d是这两点间的距离 D. 公式可以计算匀强电场的电场强度，在真空和介质中都适用 8. 如图所示正方体ABCD-A1B1C1D1，在A1和C1处放置电荷量分别为+q、-q的点电荷。下列两点电场强度大小相等的是（　　） A. 、两点 B. 、两点 C. 、两点 D. 、两点 9. 如图所示，将带负电的试探电荷沿着等量异种点电荷连线的中垂线从A点移动到B点，再沿连线从B点移动到C点。在此过程中，下列说法正确的是（　　） A. 试探电荷所受的静电力先变大后变小 B. 静电力的方向先垂直向上，然后沿连线方向指向正电荷Q C. 从A点到B点各点的电势不变，从B点到C点各点的电势不断增加 D. 试探电荷的电势能先不变，后不断增大 10. 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 二、实验题：本大题共2小题，共20分，每空2分。 11. 如图甲所示，用“碰撞实验器”可以验证动量守恒定律，即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系． （1）实验中直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的，但是可以通过仅测量________（填选项前的字母序号）间接地解决这个问题． A. 小球开始释放时离桌面的竖直高度 B. 小球抛出点距地面的高度 C. 小球做平抛运动的射程 （2）图乙中点是小球抛出点在地面上的垂直投影，实验时先让入射小球多次从倾斜轨道上位置由静止释放，找到其平均落地点的位置，测量平抛射程，然后把被碰小球静置于轨道的水平部分，再将入射小球从倾斜轨道上位置由静止释放，与小球相撞，并多次重复操作．接下来要完成的必要步骤是________（填正确答案标号） A. 用天平测量两个小球的质量、 B. 测量小球开始释放时离桌面的竖直高度 C. 测量抛出点距地面的高度 D. 分别找到两小球相碰后平均落地点的位置、 E. 测量平抛射程、 （3）若两球相碰前后的动量守恒，其表达式可表示为________；若碰撞是弹性碰撞，那么还应满足的表达式为________（均用中测量的量表示） （4）经测定，，，小球落地点的平均位置距点的距离如图乙所示．设碰撞前、后小球的动量分别为与，则________：；实验结果说明，碰撞前、后总动量的比值________（保留一位小数）。 12. 在“利用单摆测重力加速度”的实验中， （1）实验过程中测量小球直径时游标卡尺读数如图所示，其读数为____________． （2）考虑到单摆振动时空气浮力的影响后，学生甲说：“因为空气浮力与摆球重力方向相反，它对球的作用相当于重力加速度变小，因此振动周期变大。”学生乙说：“浮力对摆球的影响好像用一个轻一些的摆球做实验，因此振动周期不变”，这两个学生中________________ A. 甲的说法正确 B. 乙的说法正确 C. 两学生的说法都是错误的 （3）实验中，如果摆球密度不均匀，无法确定重心位置，刘同学设计了一个巧妙的方法不计摆球的半径。具体做法如下：第一次量得悬线长，测得振动周期为；第二次量得悬线长，测得振动周期为，由此可推得重力加速度的表达式为=________________ （4）下列振动图像真实地描述了对摆长约为的单摆进行周期测量的四种操作过程。图中横坐标原点表示计时开始，均为次全振动的图像，已知，，这四种操作过程合乎实验要求且误差最小的是__________（填字母代号） A. B. C. D. 三、计算题：本大题共3小题，共40分。 13. 有一匀强电场的方向平行于x0y平面，平面内a、b、c、d四点的位置如图所示，cd、cb分别垂直于x轴、y轴，其中a、O、b三点电势分别为4V、6V、8V。电荷量为q=-2×10-5C的点电荷由a点开始沿a→b→c→d路线运动。求： （1）c点的电势为多少？点电荷在c点的电势能为多少？ （2）该点电荷从a点移到d点的过程中，电场力做功为多少？ （3）匀强电场的电场强度大小和方向？ 14. 如图所示，BCDG是光滑绝缘的圆形轨道，位于竖直平面内，轨道半径为R，下端与水平绝缘轨道在B点平滑连接，整个轨道处在水平向左的匀强电场中，现有一质量为m、带正电的小滑块（可视为质点）置于水平轨道上，滑块受到的电场力大小为，滑块与水平轨道间的动摩擦因数为0.5，重力加速度为g。 （1）若滑块从水平轨道上距离B点s=3R的A点由静止释放，滑块到达与圆心O等高的C点时速度为多大？ （2）若滑块从水平轨道上距离B点s=10R的A点由静止释放，求滑块到达D点时受到轨道的作用力大小？ （3）改变s的大小仍使滑块由静止释放，且滑块始终沿轨道滑行，并从G点飞出轨道，求s的最小值。 15. 如图所示，有倾角为37°的光滑斜轨道AB，B端连接着半径为R的光滑圆弧轨道BCD，紧靠D端有倾角为37°的传送带，传送带的传动方向顺时针，速度恒定为，光滑圆弧轨道的B、D处于同一高度，各连接处平滑过渡。现有一质量为m，电荷量为的物块，从轨道AB上与B相距L的P点静止下滑，经圆弧轨道BCD，从D点滑入传送带。D点右侧区域存在水平向左的匀强电场E。物块与传送带间的动摩擦因数为。已知，，，，，，，。不计空气阻力，物块可视为质点，传送带足够长。求物块： （1）滑到B点处的速度大小； （2）在圆弧轨道最低点C时，对轨道的压力； （3）在传送带上受到的摩擦力大小和方向； （4）在传送带离D点最远的距离。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 高二物理9月月考 一、选择题：本大题共10小题，共40分，8-10题为多选。 1. 某同学采用如图装置做静电感应的实验：在绝缘支架上的金属导体M和金属导体N按图中方向接触放置，原先M、N都不带电，先让开关S1、S2均断开，现在将一个带正电小球P放置在M左侧，则下列说法正确的是（　　） A. 若开关S1、S2均断开，导体M左端带正电，导体N右端带负电 B. 若开关S1、S2均闭合，则导体M和导体N均不带电 C. 若只闭合开关S1，接着将MN分开，再移走带电小球，则导体N不带电 D. 若只闭合开关S2，接着移走带电小球，最后将MN分开，则导体M带负电 【答案】C 【解析】 【详解】A．若开关S1、S2均断开，由静电感应，导体M左端（近端）带负电，导体N右端（远端）带正电，A错误； B．、均闭合时，导体M端（近端）会感应异种电荷，带负电；N端通过接地线使金属导体右端带的正电荷会被从大地上来的负电荷中和，所以金属导体左端带负电，右端不再带有电荷。B错误； C．开关闭合，断开，由于静电感应的作用，金属导体右端带的正电荷会被从大地上来的负电荷中和，接着将MN分开，再移走带电小球，金属导体M带的负电荷流向大地，故MN不再带有电荷，C正确； D．当闭合开关，由于静电感应的作用，金属导体N右端带的正电荷会被从大地上来的负电荷中和，所以导体N右端不再带有电荷，接着移走带电小球，M端的负电荷被中和不带电，最后将MN分开，则M和N均不带电，D错误。 故选C。 2. 有一个半径为R、带电量为Q且电荷均匀分布的绝缘球体，在距球心O为2R的位置有一带电量为q的点电荷。现从带电球中挖去半径为的球体，已知静电力常量为，如图所示。则剩余部分对点电荷q的库仑力大小为（　　） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 【详解】没有挖去之前，点电荷所受库仑力为 挖去部分对点电荷的库仑力为 其中 令剩余部分对点电荷的库仑力为，则有 解得 故选A。 3. 如图所示，水平天花板下方固定一光滑小定滑轮，在定滑轮的正下方C处固定一带正电的点电荷，不带电的小球A与带正电的小球B通过跨过定滑轮的绝缘轻绳相连。开始时系统在图示位置静止，已知。若B球所带的电荷量缓慢减少（未减为零），则在B球到达O点正下方前，下列说法正确的是（ ） A. A球的质量大于B球的质量 B. 此过程中点电荷对B球的库仑力大小不变 C. B球的轨迹是一段圆弧 D. 此过程中滑轮受到轻绳的作用力逐新减小 【答案】C 【解析】 【详解】AC．由于这个系统是缓慢变化的，所以处于平衡态，A球保持平衡时绳上拉力与A球的重力大小相等，即 对B球受力分析，受到自身重力、绳的拉力和BC之间的库仑力，如下图所示 B球受到的三个力刚好与的三个边方向相同，满足 由于A球与B球的质量不变，且OC长度不变，所以整个比例式的比值是不变的，OB的长度也不变，B球的运动轨迹应该是一个圆弧。 由于，所以，故A错误，C正确； B．根据比例式可知随着B球下降，BC减小，所以库仑力减小，故B错误； D．随着B球的下降，减小，绳上拉力T不变，所以轻绳对滑轮的作用力为 作用力F是增大的，故D错误。 故选C。 4. 如图所示，绝缘金属球壳的空腔M内、外各有一小球Q和N，下列说法不正确的是（　　） A. 若Q、M不带电，M不接地，则N带电时，Q上无感应电荷 B. 若Q、M不带电，M接地，则N带电时，Q上无感应电荷 C. 若N、M不带电，M不接地，则Q带电时，N上无感应电荷 D. 若N、M不带电，M接地，则Q带电时，N上无感应电荷 【答案】C 【解析】 【详解】若Q、M不带电，M不接地，则N带电时，由于静电屏蔽，Q上无感应电荷；若M接地，M与大地组成一个大导体，靠近N的一端和大地将出现感应电荷，Q上无感应电荷，故A、B正确； 若Q、N不带电，M不接地，则Q带电时，Q产生的电场会影响N，N上有感应电荷；若M接地，Q产生的电场不会影响N，N上无感应电荷，故C错误，D正确。 本题选不正确的，故选C。 5. 如图甲所示，绝缘粗糙水平面上处和处分别固定两个点电荷（场源电荷），其中处的电荷量大小为Q。以无限远处作为零电势点，两点电荷在x轴上形成的电场其电势与x关系如图乙所示，其中坐标原点处电势为、且为极小值，和处电势分别为和。已知重力加速度为g。下列说法正确的是（　　） A. 处的电荷的电荷量为2Q B. 处和处的场强等大反向 C. 处无初速度释放一个带正电的光滑质点物块，物块会以O点为中心来回往返运动 D. 质量为m，电荷量为+q的带电物体（视为质点），与地面动摩擦因数为，欲使它从O点向右出发刚好到达处，则物体在坐标原点处的初速度大小为 【答案】D 【解析】 【详解】图像斜率表示电场强度： A．由图可知在处的场强为零，则 可得，A错误； B．由图像的斜率等于场强可知，和处场强反向，但场强大小不等，故B错误； C．物体在运动过程中，电势能和动能等量转化，质点向右运动到O点右侧电势为处速度为零，由图可知在右侧，即物块会以O点右侧一点为中心来回往返运动，故C错误； D．由动能定理 又 解得，D正确。 故选D。 6. 冷冻电镜技术可解析晶态冰中蛋白质三维结构．电子透镜是冷冻电镜中的关键部分，其中一种电子透镜的电场分布如图所示，虚线为等势面，相邻等势面间电势差相等，现有一电子以一定初速度进入该区域，实线为运动轨迹，a、b是轨迹上的两点．下列说法错误的是（　　） A. 电子透镜的电场不可能是两个等量异种点电荷产生的 B. a点的电势高于b点的电势 C. 若该电子从a向b运动，则电子在a点的动能小于在b点的动能 D. 电子在a点的电势能大于在b点的电势能 【答案】B 【解析】 【详解】A．根据等势面和电场线的关系，画出电场线，如图所示，由电场线的分布可知，电子透镜的电场不可能是两个等量异种点电荷产生的，故A正确； B．根据物体做曲线运动时，合外力指向运动轨迹的凹侧，可知电子所受电场力大致指向右侧，故电场线方向大致指向左侧，沿着电场线的方向电势逐渐降低，所以a点的电势低于b点的电势，故B错误； CD．根据公式可知，电子在a点的电势能大于在b点的电势能，若该电子从a向b运动，电势能减小，电场力做正功，电子的动能增加，则电子在a点的动能小于在b点的动能，故CD正确。 本题选择说法错误的，故选B。 7. 关于电场强度，下列说法正确的是（　　） A. 公式是电场强度的定义式，适用于任何电场，E与试探电荷受到的电场力F成正比，与电荷量q成反比 B. 公式是点电荷电场强度的计算式，在任何介质中都适用 C. 公式是匀强电场中电场强度与电势差的关系式，U是电场中两点的电势差，d是这两点间的距离 D. 公式可以计算匀强电场的电场强度，在真空和介质中都适用 【答案】D 【解析】 【详解】A．电场强度的定义式适用于所有电场，电场强度虽然等于试探电荷所受的电场力与电荷量的比值，但是其大小由电场本身决定，与试探电荷的电荷量和受到的电场力大小无关，A错误； B．公式是由库仑定律推导出来的，适用于真空中点电荷周围电场强度大小的计算，B错误； CD．公式适用于计算匀强电场的电场强度，U是电场中两点的电势差，d是这两点所在等势面间的距离，在任何介质中都适用，C错误，D正确。 故选D。 8. 如图所示正方体ABCD-A1B1C1D1，在A1和C1处放置电荷量分别为+q、-q的点电荷。下列两点电场强度大小相等的是（　　） A. 、两点 B. 、两点 C. 、两点 D. 、两点 【答案】AB 【解析】 【详解】A．由等量异种电荷的电场分布可知，A、C两点场强大小相同，方向不同，A正确； B．B、D两点在等量异种电荷连线的中垂面上，结合对称性可知，BD两点的场强大小和方向都相同，B正确； C．A、B1两点场强大小和方向均不同，则场强不同，C错误； D．C、D1两点场强大小和方向均不同，则场强不同，D错误。 故选AB。 9. 如图所示，将带负电的试探电荷沿着等量异种点电荷连线的中垂线从A点移动到B点，再沿连线从B点移动到C点。在此过程中，下列说法正确的是（　　） A. 试探电荷所受的静电力先变大后变小 B. 静电力的方向先垂直向上，然后沿连线方向指向正电荷Q C. 从A点到B点各点的电势不变，从B点到C点各点的电势不断增加 D. 试探电荷的电势能先不变，后不断增大 【答案】BC 【解析】 【详解】AB．由于正、负电荷的电场叠加，等量异种点电荷连线的中垂线从A点移动到B点，电场强度不断增大，并且方向垂直向下，负电荷受力垂直向上，根据电场线的分布情况可知从B点移动到C点，电场强度也不断增大，其方向沿连线方向指向负电荷，负电荷受力沿连线方向指向正电荷，试探电荷所受的静电力一直在变大，故A错误，B正确； CD．根据对称性和正、负电荷的电场叠加，从A到B各点电势相等，电势能不变，根据沿电场线电势不断减小，所以从B点到C点电势不断增大，带负电的试探电荷电势能不断减小，故C正确，D错误。 故选BC。 10. 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。 二、实验题：本大题共2小题，共20分，每空2分。 11. 如图甲所示，用“碰撞实验器”可以验证动量守恒定律，即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系． （1）实验中直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的，但是可以通过仅测量________（填选项前的字母序号）间接地解决这个问题． A. 小球开始释放时离桌面的竖直高度 B. 小球抛出点距地面的高度 C. 小球做平抛运动的射程 （2）图乙中点是小球抛出点在地面上的垂直投影，实验时先让入射小球多次从倾斜轨道上位置由静止释放，找到其平均落地点的位置，测量平抛射程，然后把被碰小球静置于轨道的水平部分，再将入射小球从倾斜轨道上位置由静止释放，与小球相撞，并多次重复操作．接下来要完成的必要步骤是________（填正确答案标号） A. 用天平测量两个小球的质量、 B. 测量小球开始释放时离桌面的竖直高度 C. 测量抛出点距地面的高度 D. 分别找到两小球相碰后平均落地点的位置、 E. 测量平抛射程、 （3）若两球相碰前后的动量守恒，其表达式可表示为________；若碰撞是弹性碰撞，那么还应满足的表达式为________（均用中测量的量表示） （4）经测定，，，小球落地点的平均位置距点的距离如图乙所示．设碰撞前、后小球的动量分别为与，则________：；实验结果说明，碰撞前、后总动量的比值________（保留一位小数）。 【答案】（1）C （2）ADE （3） ①. ②. （4） ①. ②. 【解析】 【小问1详解】 小球离开轨道后做平抛运动，由于小球抛出点的高度相等，它们在空中的运动时间相等，小球的水平位移与小球的初速度成正比，可以用小球的水平位移代替其初速度，即测量射程，可知C选项符合题意。 故选C。 【小问2详解】 ADE．要验证动量守恒定律定律，即验证 小球离开轨道后做平抛运动，它们抛出点的高度相等，在空中的运动时间相等，上式两边同时乘以t得 整理可得 因此实验需要过程为：测量两球的质量、确定落点从而确定小球的水平位移，故ADE正确； BC．以上分析可知，不需要测量小球开始释放时离桌面的竖直高度h，也不需要测量抛出点距地面的高度H，故BC错误。 故选ADE。 【小问3详解】 [1]由第（2）可知，实验需要验证 [2]若碰撞是弹性碰撞，则满足 因为 联立以上解得 【小问4详解】 [1]把测量的小球的质量以及图中的距离代入动量的定义式，可得 [2]碰撞前、后总动量的比值 12. 在“利用单摆测重力加速度”的实验中， （1）实验过程中测量小球直径时游标卡尺读数如图所示，其读数为____________． （2）考虑到单摆振动时空气浮力的影响后，学生甲说：“因为空气浮力与摆球重力方向相反，它对球的作用相当于重力加速度变小，因此振动周期变大。”学生乙说：“浮力对摆球的影响好像用一个轻一些的摆球做实验，因此振动周期不变”，这两个学生中________________ A. 甲的说法正确 B. 乙的说法正确 C. 两学生的说法都是错误的 （3）实验中，如果摆球密度不均匀，无法确定重心位置，刘同学设计了一个巧妙的方法不计摆球的半径。具体做法如下：第一次量得悬线长，测得振动周期为；第二次量得悬线长，测得振动周期为，由此可推得重力加速度的表达式为=________________ （4）下列振动图像真实地描述了对摆长约为的单摆进行周期测量的四种操作过程。图中横坐标原点表示计时开始，均为次全振动的图像，已知，，这四种操作过程合乎实验要求且误差最小的是__________（填字母代号） A. B. C. D. 【答案】（1） （2）A （3） （4）A 【解析】 【小问1详解】 根据游标卡尺的读数，摆球的直径为 【小问2详解】 考虑到空气浮力，浮力的方向始终与重力方向相反，相当于等效的重力场的等效重力加速度变小，振动周期变大，甲的说法正确。 故选A。 【小问3详解】 设摆球的重心到线与球结点的距离为，根据单摆的周期公式 得， 联立两式解得 【小问4详解】 当摆角小于等于时，我们认为小球做单摆运动，所以振幅约为 当小球摆到最低点开始计时，误差较小，测量周期时要让小球做次全振动，求平均值。明显选项B不是从最低点开始计时的；选项CD振幅过大，则摆角过大，且选项D实际只记录了一次全振动作为周期，选项A合乎实验要求且误差最小。 故选A。 三、计算题：本大题共3小题，共40分。 13. 有一匀强电场的方向平行于x0y平面，平面内a、b、c、d四点的位置如图所示，cd、cb分别垂直于x轴、y轴，其中a、O、b三点电势分别为4V、6V、8V。电荷量为q=-2×10-5C的点电荷由a点开始沿a→b→c→d路线运动。求： （1）c点的电势为多少？点电荷在c点的电势能为多少？ （2）该点电荷从a点移到d点的过程中，电场力做功为多少？ （3）匀强电场的电场强度大小和方向？ 【答案】（1）10V，-2×10-4J；（2）8×10-5J；（3）E=100V/m或者E=141.4V/m，方向由b指向a 【解析】 【详解】（1）匀强电场沿着一个方向前进相同距离电势的降低相等 解得 =10V 点电荷在c点的电势能 可得 EPc=-2×10-4J （2）该点电荷从a点移到b点电场中做功 Wad=Uadq 可得 Wad=8×10-5J （3）ab中点e电势为=6V，连接Oe则为等势面，根据几何关系可知，ab⊥Oe，可得 ab⊥Oe，因此ab为电场线，且方向由b指向a E=100V/m或者E=141.4V/m。 14. 如图所示，BCDG是光滑绝缘的圆形轨道，位于竖直平面内，轨道半径为R，下端与水平绝缘轨道在B点平滑连接，整个轨道处在水平向左的匀强电场中，现有一质量为m、带正电的小滑块（可视为质点）置于水平轨道上，滑块受到的电场力大小为，滑块与水平轨道间的动摩擦因数为0.5，重力加速度为g。 （1）若滑块从水平轨道上距离B点s=3R的A点由静止释放，滑块到达与圆心O等高的C点时速度为多大？ （2）若滑块从水平轨道上距离B点s=10R的A点由静止释放，求滑块到达D点时受到轨道的作用力大小？ （3）改变s的大小仍使滑块由静止释放，且滑块始终沿轨道滑行，并从G点飞出轨道，求s的最小值。 【答案】（1）；（2）0：（3） 【解析】 【详解】（1）若滑块从水平轨道上距离B点的A点由静止释放，从释放到滑块到达与圆心O等高的C点这一过程，根据动能定理可得 解得滑块到达与圆心O等高的C点时速度大小为 （2）若滑块从水平轨道上距离B点的A点由静止释放，设滑块到达D点时的速度为，从A点到D点过程根据动能定理可得 解得 在D点，根据牛顿第二定律可得 解得 滑块到达D点时受到轨道的作用力大小为0。 （3）等效竖直平面圆周运动，要使滑块从G点飞出，则必须可以通过等效最高点，当恰好通过等效最高点时，则s具有最小值，如图所示 等效重力由重力和电场力的合力提供，则有 等效重力与竖直方向的夹角满足 可得 恰好通过等效最高点时的速度设为，则此时满足 从A点由静止释放到达等效最高点过程，由动能定理得 联立解得 15. 如图所示，有倾角为37°的光滑斜轨道AB，B端连接着半径为R的光滑圆弧轨道BCD，紧靠D端有倾角为37°的传送带，传送带的传动方向顺时针，速度恒定为，光滑圆弧轨道的B、D处于同一高度，各连接处平滑过渡。现有一质量为m，电荷量为的物块，从轨道AB上与B相距L的P点静止下滑，经圆弧轨道BCD，从D点滑入传送带。D点右侧区域存在水平向左的匀强电场E。物块与传送带间的动摩擦因数为。已知，，，，，，，。不计空气阻力，物块可视为质点，传送带足够长。求物块： （1）滑到B点处的速度大小； （2）在圆弧轨道最低点C时，对轨道的压力； （3）在传送带上受到的摩擦力大小和方向； （4）在传送带离D点最远的距离。 【答案】（1） （2）10N，方向竖直向下 （3）摩擦力方向沿斜面向上，0.2N （4）2m 【解析】 【小问1详解】 PB下滑过程，根据牛顿第二定律，有 根据速度-位移公式 联立解得 【小问2详解】 BC过程根据动能定理，有 在C点根据牛顿第二定律，有 解得 牛顿第三定律得物体对轨道的压力大小为10N，方向竖直向下 【小问3详解】 物块受重力、电场力、支持力和摩擦力。在垂直斜面方向，有 通过摩擦力公式 联立并代入数据解得 最大静摩擦力0.2N小于重力和电场力沿传送带向下的分力之和 所以物体沿传送带向上减速（物体相对于传送带向下运动），摩擦力方向沿斜面向上 【小问4详解】 方法一：传送带上运动到最高处，根据动能定理，有 因为BCD光滑，所以 代入数据解得 方法二：根据牛顿定律，有 解得传送带上的加速度大小为 因为BCD光滑，所以 根据速度-位移公式，有 代入数据解得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $