精品解析:重庆市第七中学2026-2027学年高二上学期9月阶段检测物理试题
2026-10-19
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内容正文:
重庆市第七中学校 2026-2027学年度上期
高2028届9月考试物理试题
(满分100分 考试时间75分钟)
一、选择题(本题共10个小题,1-7是单选题,每小题4分,8-10是多选题,每小题5分,共43分)
1. 下列说法中错误的是( )
A. 沿电场线的方向,电势逐渐降低
B. A、B两点间的电势差与零电势点的选取有关
C. 电势差是一个标量,但有正值和负值之分
D. 电场中某点的电势和放入该点的电荷的电性、电荷量无关
2. 如图所示,均匀带正电的半圆环ABC在其圆心O处产生的场强大小为E,方向与直径AC垂直。则AB部分()所带电荷在O点产生的场强大小为( )
A. B. C. D.
3. 当带电的乌云飘过建筑物上空时,建筑物顶部的避雷针周围会形成电场,如图所示,虚线是等差等势面,实线是空中某个带正电的粒子仅在电场力作用下的运动轨迹,是轨迹上的两点。下列说法正确的是( )
A. 粒子在点的加速度大于在点的加速度
B. 粒子在点的速度大于在点的速度
C. 等势面的电势低于等势面的电势
D. 粒子在点的电势能大于在点的电势能
4. 如图所示,绝缘支架上固定有原来不带电的金属球壳,、是其水平直径的左右两个端点,、是该直径上的两个点,球壳外,、延长线上的点放置一个电荷量为的点电荷,已知,以无穷远处电势为零,达到静电平衡后,下列说法正确的是( )
A. 导体球壳上的点和点均带负电
B. 、两点的电场强度为零,点和点的电势相同
C. 金属球壳上的感应电荷在、两点产生的电场强度之比为
D. 将某带电粒子从金属球壳上的点移到点,电场力做功不可能为0
5. 如图所示,有一对等量异种电荷分别位于空间中的点和点,以点和点为顶点作一正立方体。现在各顶点间移动一试探电荷,以下判断正确的是( )
A. 试探电荷在点和点受电场力相同
B. 试探电荷在点和点电势能不相等
C. 将负试探电荷沿任何路径从移到,电场力都做正功
D. 在点和点连线的中点电场强度为零
6. 如图甲所示,计算机键盘为电容式传感器,每个键下面由相互平行、间距为d的活动金属片和固定金属片组成,两金属片间有空气间隙,两金属片组成一个平行板电容器,如图乙所示。其内部电路如图丙所示,已知只有当该键的电容改变量大于或等于原电容的40%时,传感器才有感应,则下列说法正确的是( )
A. 按键的过程中,电容器的电容减小
B. 按键的过程中,电容器的电量减小
C. 按键的过程中,图丙中电流方向从a流向b
D. 欲使传感器有感应,按键需至少按下
7. 如图甲,在x轴上固定两个电量分别为+2q、-q的点电荷,其中负电荷固定在坐标原点O,两电荷间距为L;图乙是两电荷所形成电场的电势在x轴正半轴上的分布图像,电势最大值为,图像与x轴交点a的横坐标为L,b为图像最高点,规定无限远处电势为0,一负电荷q自a处由静止释放,仅受电场力作用,下列说法正确的是( )
A. ab间的场强方向沿x轴正方向
B. a处电场强度为0
C. b点距离坐标原点的距离为
D. 负电荷q将沿x轴正方向运动至无穷远处,电势能先增大后减小
8. 下列各图应用的物理原理和规律说法正确的是( )
A. 图甲,带正电的物体C靠近原来不带电的金属导体,A端金属箔带正电张开
B. 图乙,给车加油前,手要触摸一下静电释放器是为了防止静电
C. 图丙,带电作业的工人穿戴的工作服中包含金属丝起到静电屏蔽作用
D. 图丁,带电雷雨云接近建筑物时,安装在顶端的金属棒出现与云层同性的电荷
9. 一匀强电场的方向平行于平面,为坐标原点,该平面内三点的位置如图所示,对应的电势分别为、、,则( )
A. 点的电势为
B. 连线的中点电势为
C. 该电场大小为
D. 电子从点移到点电势能减小
10. 如图甲所示,倾角为的光滑绝缘斜面固定在水平地面上,斜面长为。沿斜面施加一静电场,以点为坐标原点,沿斜面向上为轴正方向,其电场强度随变化的关系如图乙所示。现一质量为、电荷量为的滑块以某一初速度上滑,恰好能滑到斜面最高点。滑块视为质点,重力加速度为,不计空气阻力。则( )
A. 滑块沿斜面向上运动过程中电势能先减小后增大
B. 在过程中,滑块的重力势能与电势能之和不变
C. 滑块在斜面最高点的加速度
D. 释放滑块时,滑块的初速度为
二、实验题(本题共2小题,每空2分,共14分)
11. 某同学利用库仑扭秤装置定量研究了静止的点电荷间的相互作用力。如图所示的实验装置为库仑扭秤,细丝的下端悬挂一根绝缘棒,棒的一端是一个带电的金属小球A,另一端有一个不带电的B球,B与A处于静止状态;当把另一个带电的金属球插入容器并使它靠近时,和之间较小的作用力可以使细丝发生比较大的可测量的扭转,通过细丝扭转的角度可以比较力的大小。
(1)保持电荷量不变,改变和的距离,得到相互作用力和、间距离的关系,这里用到的实验方法为__________
A. 等效替代法 B. 微小量放大法 C. 极限法 D. 控制变量法
(2)用该实验方法得到相互作用力和、间距离的关系是__________。(选填“成正比”、“成反比”)
(3)如图所示,两个质量均为的完全相同的金属球壳a和b,其壳层的厚度和质量分布均匀,将它们固定于绝缘支架上,两球心间的距离是球半径的3倍。若使它们带上等量异种电荷,使其电荷量的绝对值均为,引力常量为,静电力常量为,那么a、b之间库仑力__________。(选填“>”“<”或“=”)
12. 下图图甲是研究电容器充、放电过程中电压和电流随时间变化规律的实验电路图,按图甲连接好实验器材。先接通开关,给电容器充电,然后断开开关,再闭合开关,电容器放电,闭合开关的同时开始计时,通过计算机在同一坐标系中描绘出电压和电流随放电时间的变化图线,如图乙所示。回答下列问题:
(1)若实验中测得该电容器在整个放电过程中释放的电荷量,则该电容器的电容为_______。
(2)如果不改变电路其他参数,只减小电阻的阻值,则放电的时间将_______(选填“缩短”、“不变”或“延长”)。曲线与坐标轴所围成的面积将_______(选填“减小”、“不变”或“增大”)。
(3)图乙中左右两部分阴影面积与的比值是_______。
三、计算题(本题共3小题,13题10分,14题14分,15题19分,共43分)
13. 如图所示,两平行金属板电容器A、B间为一匀强电场,A、B相距6cm,、为电场中的两点,且,连线和场强方向成60°角,已知电子从点移到点的过程中电场力做功为,求:(电子电量)
(1)、两点间的电势差;
(2)该匀强电场的场强大小。
14. 如图所示,一质量m=2.0×10−18kg、电荷量q=1.0×10−12C的带正电的粒子由静止经加速电场加速后,又沿极板中心轴线从O点垂直进入偏转电场,并从另一侧射出打在竖直荧光屏上的P点(图中未画出)。O′点是荧光屏的中心,已知加速电场电压U0=2500V,偏转电场电压U=100V,偏转电场极板的长度L1=6.0cm,板间距离d=2.0cm,极板的右端到荧光屏的距离L2=3.0cm。不计粒子重力,求:
(1)粒子射入偏转电场时的初速度大小v0;
(2)粒子离开偏转电场时的动能Ek;
(3)P点到O′点的距离。
15. 如图所示,竖直平面内有一光滑的半圆形绝缘轨道PQ与绝缘水平面在P点平滑相接,圆心为O,其半径,距P点左侧L=1.8m处有一竖直固定挡板MN,挡板MN长d=0.4m,挡板中心为O',O'O所在水平面与MP所在水平面之间存在竖直向上的匀强电场,电场强度E=2×103V/m,一带电荷量q=+1×10−3C,质量为的小球,以水平初速度v0=4.5m/s从P点进入半圆形轨道,沿着半圆形轨道运动到Q点抛出,最后打在挡板MN上,小球可视为质点,不考虑电荷转移,取。求:
(1)小球运动到Q点的速度大小;
(2)小球打在挡板MN上的位置;
(3)若小球沿着半圆形轨道运动从Q点抛出最后打在挡板的O'M段,求小球初速度v0的取值范围。
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重庆市第七中学校 2026-2027学年度上期
高2028届9月考试物理试题
(满分100分 考试时间75分钟)
一、选择题(本题共10个小题,1-7是单选题,每小题4分,8-10是多选题,每小题5分,共43分)
1. 下列说法中错误的是( )
A. 沿电场线的方向,电势逐渐降低
B. A、B两点间的电势差与零电势点的选取有关
C. 电势差是一个标量,但有正值和负值之分
D. 电场中某点的电势和放入该点的电荷的电性、电荷量无关
【答案】B
【解析】
【详解】A.沿电场线的方向,电势逐渐降低,故A正确不符合题意;
B.某点电势与零电势点的选取有关,两点间的电势差与两点的相对位置有关,与零电势点无关,故B错误符合题意;
C.电势差是标量,正负表示两点的电势高低情况,故C正确不符合题意;
D.电势是描述电场能性质的物理量,与试探电荷无关,故D正确不符合题意。
故选B。
2. 如图所示,均匀带正电的半圆环ABC在其圆心O处产生的场强大小为E,方向与直径AC垂直。则AB部分()所带电荷在O点产生的场强大小为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】半圆环ABC在其圆心O处产生的场强E,可看作是AB部分和BC部分在O处产生的场强E1和E2的矢量和。由于半圆环ABC均匀带电,所以场强E1和E2的大小相等,且与BO的夹角相等。由于圆弧AB和BC是轴对称图形,所以场强E1和E2的方向沿着圆弧AB和BC的对称轴,即E1和E2的夹角为,则有
解得
故选B。
3. 当带电的乌云飘过建筑物上空时,建筑物顶部的避雷针周围会形成电场,如图所示,虚线是等差等势面,实线是空中某个带正电的粒子仅在电场力作用下的运动轨迹,是轨迹上的两点。下列说法正确的是( )
A. 粒子在点的加速度大于在点的加速度
B. 粒子在点的速度大于在点的速度
C. 等势面的电势低于等势面的电势
D. 粒子在点的电势能大于在点的电势能
【答案】B
【解析】
【详解】A.差等势面越密集的地方电场强度越大,由图可知B点的等势面比A点密集,故B点的电场强度大于A点的电场强度,根据可知粒子在点的加速度小于在点的加速度,故A错误;
BD.假设粒子从A点运动到B点,则电场力方向与速度方向夹角大于,故电场力做负功,根据动能定理可知,粒子的动能减小,速度减小,电势能增大,所以粒子在点的速度大于在点的速度,粒子在点的电势能小于在点的电势能,故B正确,D错误;
C.由于粒子从A点运动到B点,电势能增大,根据可知粒子的电势增大,故等势面的电势高于等势面的电势,故C错误。
故选B。
4. 如图所示,绝缘支架上固定有原来不带电的金属球壳,、是其水平直径的左右两个端点,、是该直径上的两个点,球壳外,、延长线上的点放置一个电荷量为的点电荷,已知,以无穷远处电势为零,达到静电平衡后,下列说法正确的是( )
A. 导体球壳上的点和点均带负电
B. 、两点的电场强度为零,点和点的电势相同
C. 金属球壳上的感应电荷在、两点产生的电场强度之比为
D. 将某带电粒子从金属球壳上的点移到点,电场力做功不可能为0
【答案】B
【解析】
【详解】A.外部正点电荷使金属球壳发生静电感应,靠近点电荷的 端感应出负电荷,远离点电荷的 端感应出正电荷,A 错误;
B.金属球壳达到静电平衡后,其内部合电场强度处处为零,且整个球壳为等势体,所以 、 两点的电场强度均为零,、 两点电势相同,B 正确;
C.设
则点电荷到 、 两点的距离分别为 、,由点电荷的场强公式 可得,点电荷在 、 两点产生的场强大小分别为 、
即
由于处于静电平衡状态,金属球壳上的感应电荷在 、 两点产生的场强大小分别等于点电荷在对应点产生的场强大小,故其比值为 ,C 错误;
D.金属球壳为等势体,、 两点电势相同,将某带电粒子从 点移到 点,电场力做功
即电场力做功一定为 ,D 错误。
故选B。
5. 如图所示,有一对等量异种电荷分别位于空间中的点和点,以点和点为顶点作一正立方体。现在各顶点间移动一试探电荷,以下判断正确的是( )
A. 试探电荷在点和点受电场力相同
B. 试探电荷在点和点电势能不相等
C. 将负试探电荷沿任何路径从移到,电场力都做正功
D. 在点和点连线的中点电场强度为零
【答案】B
【解析】
【详解】A.根据等量异种电荷电场线的分布情况和对称性可知,b点和d点场强大小相等、方向不同,则试探电荷在点和点受力大小相等,方向不同,故A错误;
B.根据等量异种电荷的电势分布,c点和h点电势不相等,因此试探电荷在两点的电势能不相等,故B正确;
C.负试探电荷在a点电势能低,在f点电势能高,所以负试探电荷沿任何路径从a点移到f点,电势能增加,电场力都做负功,故C错误;
D.a点和f点连线的中点即为等量异种电荷所连直线中点,二者连线中点处两个电荷产生的电场强度大小相等、方向相同,合场强不为零,故D错误。
故选B。
6. 如图甲所示,计算机键盘为电容式传感器,每个键下面由相互平行、间距为d的活动金属片和固定金属片组成,两金属片间有空气间隙,两金属片组成一个平行板电容器,如图乙所示。其内部电路如图丙所示,已知只有当该键的电容改变量大于或等于原电容的40%时,传感器才有感应,则下列说法正确的是( )
A. 按键的过程中,电容器的电容减小
B. 按键的过程中,电容器的电量减小
C. 按键的过程中,图丙中电流方向从a流向b
D. 欲使传感器有感应,按键需至少按下
【答案】D
【解析】
【详解】A.根据电容计算公式得,按键过程中,d减小,C增大,故A错误;
BC.因C增大,U不变,根据得Q增大,电容器充电,电流方向从b流向a,故BC错误;
D.按键过程,正对面积,介电常数不变,间距d减小,令按键至少按下距离为传感器会响应,则有
联立解得
故D正确。
故选D。
7. 如图甲,在x轴上固定两个电量分别为+2q、-q的点电荷,其中负电荷固定在坐标原点O,两电荷间距为L;图乙是两电荷所形成电场的电势在x轴正半轴上的分布图像,电势最大值为,图像与x轴交点a的横坐标为L,b为图像最高点,规定无限远处电势为0,一负电荷q自a处由静止释放,仅受电场力作用,下列说法正确的是( )
A. ab间的场强方向沿x轴正方向
B. a处电场强度为0
C. b点距离坐标原点的距离为
D. 负电荷q将沿x轴正方向运动至无穷远处,电势能先增大后减小
【答案】C
【解析】
【详解】B. 图像斜率
a处
a处电场强度不为0,故B错误;
C.-q 在原点O,+2q 在 x-L处;x 轴上任意一点坐标x(x0),电场强度叠加
b点图像斜率
故
解得
故C正确;
A.ab间图像斜率
故
场强方向沿x轴负方向,故A错误;
D.负电荷q沿x轴正方向运动时,电势
且电势先增大后减小,根据电势能定义式
知电势能先减小后增大,故D错误。
故选C。
8. 下列各图应用的物理原理和规律说法正确的是( )
A. 图甲,带正电的物体C靠近原来不带电的金属导体,A端金属箔带正电张开
B. 图乙,给车加油前,手要触摸一下静电释放器是为了防止静电
C. 图丙,带电作业的工人穿戴的工作服中包含金属丝起到静电屏蔽作用
D. 图丁,带电雷雨云接近建筑物时,安装在顶端的金属棒出现与云层同性的电荷
【答案】BC
【解析】
【详解】A.图甲,带正电的物体C靠近原来不带电的金属导体,A端将感应出负电,则金属箔带负电张开,A错误;
B.图乙,给车加油前,手要触摸一下可将静电导入大地,从而防止静电带来危害,B正确;
C.图丙,带电作业的工人穿戴的工作服中包含金属丝起到静电屏蔽作用,以屏蔽外部电场对人体的危害,C正确;
D.图丁,带电雷雨云接近建筑物时,由于静电感应,则安装在顶端的金属棒出现与云层异性的电荷,D错误。
故选BC。
9. 一匀强电场的方向平行于平面,为坐标原点,该平面内三点的位置如图所示,对应的电势分别为、、,则( )
A. 点的电势为
B. 连线的中点电势为
C. 该电场大小为
D. 电子从点移到点电势能减小
【答案】BD
【解析】
【详解】A.在匀强电场中,沿任一方向电势均匀变化,电势是位置坐标的线性函数。Oa 与 bc 平行且等长,在匀强电场中平行且等长的线段两端电势差相等,即
解得
即 O 点电势为 ,A错误;
B.Oc 连线的中点到 O、c 两点距离相等,在匀强电场中其电势等于两端点电势的算术平均值,即 ,B正确;
C.沿 方向,O 到 b(相距 )电势升高 ,该方向场强分量
沿 方向,O 到 a(相距 )电势升高 ,该方向场强分量
由平行四边形定则合成,电场强度大小 ,C错误;
D.电子从 a 点移到 c 点,电场力做功
电场力做正功,电势能减小 ,D正确。
故选BD。
10. 如图甲所示,倾角为的光滑绝缘斜面固定在水平地面上,斜面长为。沿斜面施加一静电场,以点为坐标原点,沿斜面向上为轴正方向,其电场强度随变化的关系如图乙所示。现一质量为、电荷量为的滑块以某一初速度上滑,恰好能滑到斜面最高点。滑块视为质点,重力加速度为,不计空气阻力。则( )
A. 滑块沿斜面向上运动过程中电势能先减小后增大
B. 在过程中,滑块的重力势能与电势能之和不变
C. 滑块在斜面最高点的加速度
D. 释放滑块时,滑块的初速度为
【答案】ACD
【解析】
【详解】A.滑块上滑过程,电场力先做正功,后做负功,故电势能先减小后增大,A正确;
B.在过程中,滑块的重力势能增大,电势能也增大,故两者之和一直增大,B错误;
C.最高点有
解得,C正确;
D.滑块滑到最高点,根据动能定理
由图乙可知,图线与轴围成的面积代数和为零,则初末两点间电势差为零,故电场力做功
解得,D正确;
故选ACD。
二、实验题(本题共2小题,每空2分,共14分)
11. 某同学利用库仑扭秤装置定量研究了静止的点电荷间的相互作用力。如图所示的实验装置为库仑扭秤,细丝的下端悬挂一根绝缘棒,棒的一端是一个带电的金属小球A,另一端有一个不带电的B球,B与A处于静止状态;当把另一个带电的金属球插入容器并使它靠近时,和之间较小的作用力可以使细丝发生比较大的可测量的扭转,通过细丝扭转的角度可以比较力的大小。
(1)保持电荷量不变,改变和的距离,得到相互作用力和、间距离的关系,这里用到的实验方法为__________
A. 等效替代法 B. 微小量放大法 C. 极限法 D. 控制变量法
(2)用该实验方法得到相互作用力和、间距离的关系是__________。(选填“成正比”、“成反比”)
(3)如图所示,两个质量均为的完全相同的金属球壳a和b,其壳层的厚度和质量分布均匀,将它们固定于绝缘支架上,两球心间的距离是球半径的3倍。若使它们带上等量异种电荷,使其电荷量的绝对值均为,引力常量为,静电力常量为,那么a、b之间库仑力__________。(选填“>”“<”或“=”)
【答案】(1)D (2)成反比
(3)>
【解析】
【小问1详解】
在探究相互作用力 与距离 的关系时,保持两球电荷量不变,即每次只改变一个量而控制其余量不变,这种实验方法为控制变量法。
故选D。
【小问2详解】
实验表明,在电荷量保持不变的情况下,电荷间相互作用力 随 、 间距离 的增大而减小,且 与 的平方成反比。
【小问3详解】
库仑定律 仅适用于点电荷。本题中两球心间距 仅为球半径的 3 倍,距离不够大,球壳上的电荷不能视为点电荷
金属球壳上的自由电荷在相互吸引的作用下会向两球相向的一侧聚集,电荷重新分布后,两球壳上电荷中心之间的距离小于 ,而库仑力与距离的平方成反比,距离变小则力变大,所以
故填:>。
12. 下图图甲是研究电容器充、放电过程中电压和电流随时间变化规律的实验电路图,按图甲连接好实验器材。先接通开关,给电容器充电,然后断开开关,再闭合开关,电容器放电,闭合开关的同时开始计时,通过计算机在同一坐标系中描绘出电压和电流随放电时间的变化图线,如图乙所示。回答下列问题:
(1)若实验中测得该电容器在整个放电过程中释放的电荷量,则该电容器的电容为_______。
(2)如果不改变电路其他参数,只减小电阻的阻值,则放电的时间将_______(选填“缩短”、“不变”或“延长”)。曲线与坐标轴所围成的面积将_______(选填“减小”、“不变”或“增大”)。
(3)图乙中左右两部分阴影面积与的比值是_______。
【答案】(1)450 (2) ①. 缩短 ②. 不变
(3)5∶3
【解析】
【小问1详解】
由电容的定义式得该电容器的电容为
【小问2详解】
[1][2]如果不改变电路其他参数,只减小电阻的阻值,根据欧姆定律可得开始放电时电流增大,根据曲线与坐标轴所围成的面积表示,放电过程中电荷量不变,即不变,则放电的时间将缩短。
【小问3详解】
根据
由上述分析可知,阴影部分面积代表电荷量,由题意可得
所以
三、计算题(本题共3小题,13题10分,14题14分,15题19分,共43分)
13. 如图所示,两平行金属板电容器A、B间为一匀强电场,A、B相距6cm,、为电场中的两点,且,连线和场强方向成60°角,已知电子从点移到点的过程中电场力做功为,求:(电子电量)
(1)、两点间的电势差;
(2)该匀强电场的场强大小。
【答案】(1)
(2)
【解析】
【小问1详解】
根据电场力做功与电势差关系可得
可得、两点间的电势差为
【小问2详解】
该匀强电场的场强大小为
14. 如图所示,一质量m=2.0×10−18kg、电荷量q=1.0×10−12C的带正电的粒子由静止经加速电场加速后,又沿极板中心轴线从O点垂直进入偏转电场,并从另一侧射出打在竖直荧光屏上的P点(图中未画出)。O′点是荧光屏的中心,已知加速电场电压U0=2500V,偏转电场电压U=100V,偏转电场极板的长度L1=6.0cm,板间距离d=2.0cm,极板的右端到荧光屏的距离L2=3.0cm。不计粒子重力,求:
(1)粒子射入偏转电场时的初速度大小v0;
(2)粒子离开偏转电场时的动能Ek;
(3)P点到O′点的距离。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
带电粒子在加速电场中,根据动能定理得
代入题中数据,解得
【小问2详解】
粒子在偏转电场中做类平抛运动,则竖直方向偏移量
因为
联立解得
由动能定理有
其中
联立解得
【小问3详解】
根据带电粒子离开偏转电场速度的反向延长线过偏转电场的中点,由相似三角形得
代入数据,解得
15. 如图所示,竖直平面内有一光滑的半圆形绝缘轨道PQ与绝缘水平面在P点平滑相接,圆心为O,其半径,距P点左侧L=1.8m处有一竖直固定挡板MN,挡板MN长d=0.4m,挡板中心为O',O'O所在水平面与MP所在水平面之间存在竖直向上的匀强电场,电场强度E=2×103V/m,一带电荷量q=+1×10−3C,质量为的小球,以水平初速度v0=4.5m/s从P点进入半圆形轨道,沿着半圆形轨道运动到Q点抛出,最后打在挡板MN上,小球可视为质点,不考虑电荷转移,取。求:
(1)小球运动到Q点的速度大小;
(2)小球打在挡板MN上的位置;
(3)若小球沿着半圆形轨道运动从Q点抛出最后打在挡板的O'M段,求小球初速度v0的取值范围。
【答案】(1)4.5m/s
(2)M点 (3)或
【解析】
【小问1详解】
小球从P点运动到Q点,根据动能定理
解得
【小问2详解】
小球在水平方向做匀速直线运动,在竖直方向先匀加速,进电场后再匀减速,设小球在电场中的加速度为a,则
解得
即小球在电场内外的加速度大小相等,方向相反,竖直方向的运动具有对称性,小球从抛出到进入电场过程,有
解得
小球从抛出到打在挡板上的时间
由对称性可知,小球在进入电场后竖直方向的位移也为R,小球刚好打在M点;
【小问3详解】
小球刚好从右上方打在O'点,则
(n=0,1,2,3…)
所以
(n=0,1,2,3…)
小球刚好从右下方打在O'点,则
(n=0,1,2,3…)
所以
(n=0,1,2,3…)
小球要打在O'M段,初速度应满足
(n=0,1,2,3…)
小球沿半圆轨道运动,在Q点,应满足
解得
在P点,应满足
所以
综上,小球初速度取值范围是
或
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