综合检测试卷 同步练习(含解析)高中物理 人教版(2019)必修第三册

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综合检测试卷
[分值:100分]
一、单项选择题: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.在物理学的研究中科学家使用了许多研究方法,如控制变量法、等效法、类比法、理想模型法、微元法等等,这些方法对我们学好物理有很大帮助。以下关于所用物理学研究方法的叙述正确的是(  )
A.为研究磁场强弱而引入了电流元,应用了等效法
B.在研究磁场时,用假设的磁感线来描述真实的磁场,应用的是类比法
C.在探究电阻与材料、长度和横截面积三者之间的关系时应用了控制变量法
D.在电路中,可以用几个合适的小电阻串联来代替一个大电阻,这应用了类比法
2.(2025·昆明市高二期末)电场中某区域的电场线分布如图甲所示,A、B是电场中的两点;图乙是未知场的一部分场线,点A、P、Q处于中央同一直线上,以下判断正确的是(  )
A.图甲中A点的电场强度大于B点的电场强度
B.图甲中将正电荷从B点移到A点,电荷的电势能增加
C.图乙可能是两个异种点电荷产生的电场线,且A、P处电场强度的方向相同
D.图乙可能是条形磁体产生磁场的磁感线,且P、Q处磁感应强度方向相同
3.(2025·重庆市高二期末)如图所示,磁感应强度为B的匀强磁场中,有一个与磁感线垂直的矩形线框,面积为S,设图示位置穿过线框的磁通量为正值。则线框从图示位置开始,以线框右边为轴,逆时针(俯视)旋转180°,此过程磁通量的变化量为(  )
A.0 B.BS C.2BS D.-2BS
4.如图所示为一棱长为d的正方体,在FE、ND两边放置足够长的直导线,通有大小相等的电流I,电流方向如图所示。若一根无限长的直导线通过电流I时,所产生的磁场在距离导线d处的磁感应强度大小为B,则图中C点处的磁感应强度大小为(  )
A.0 B.2B C.B D.B
5.有一场强方向与x轴平行的静电场,电势φ随坐标x变化的关系图线如图所示,若规定x轴正方向为场强的正方向,则该静电场的场强E随x变化的图线应是(  )
6.如图所示,有一匀强电场(未画出)与半圆所在平面平行。电场强度为E,若半圆的直径AB=2 cm,C、D为半圆的两个三等分点,φB=-1 V,φC=5 V,φD=1 V,则(  )
A.φA=6 V B.φA=8 V
C.E=300 V/m D.E=400 V/m
7.(2025·达州市高二期末)静电透镜是电子透镜中的一种,是由带电体所产生的静电场来使电子束聚焦或成像的装置。某种电子透镜中的等差等势线分布如图中虚线所示(截取其中一部分),电子枪发射的电子仅在静电力作用下的运动轨迹如图中实线所示,a、b、c、d、e是轨迹上的五个点,若a处电势为10 V,电子从a点运动到d点电势能变化了6 eV,则下列说法正确的是(  )
A.b点电场强度为0
B.电子在c点的动能可能小于3 eV
C.d点电势为16 V
D.电子从c到e克服静电力做功6 eV
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.如图所示,水平放置的平行板电容器上极板带正电,所带电荷量为Q,板间距离为d,上极板与静电计相连,静电计金属外壳和电容器下极板都接地。在两极板正中间P点有一个静止的带电油滴,所带电荷量绝对值为q,静电力常量为k,下列说法正确的是(  )
A.油滴带负电
B.油滴受到的静电力大小为
C.若仅将上极板平移到图中虚线位置,则静电计指针张角减小
D.若仅将上极板平移到图中虚线位置,则油滴将加速向上运动
9.如图所示,光滑绝缘水平细杆上套有一个小球,其质量为m,带电荷量为+q,O、a、b是细杆垂线上的三点,O在杆上且Oa=Ob,在a、b两点分别固定一个电荷量为-Q的点电荷。小球从图示位置以初速度v0向右运动的过程中(  )
A.速度一定先减小后增大
B.加速度一定先增大后减小
C.对细杆的作用力始终保持不变
D.电势能先减小后增大
10.(2025·杭州市高二期末)如图所示是双量程磁电式电流表的原理图,测量时分别接入“A、B”或“A、C”,下列说法正确的是(  )
A.接入“A、B”比接入“A、C”量程大
B.接入“A、B”,只将R2短路,量程会变大
C.接入“A、C”,只将R1短路,量程会变大
D.接入“A、B”,只减小R1,量程会增大
三、非选择题:本题共5小题,共54分。
11.(6分)(2025·西安市高二期末)某同学测量一段粗细均匀电阻丝的电阻率。
(1)(2分)用螺旋测微器测量电阻丝的直径。为防止读数时测微螺杆发生转动,读数前应先旋紧如图甲所示的部件    (选填“A”“B”或“C”)。从图甲中的示数可读出电阻丝的直径为     mm。
(2)(2分)用多用电表“×10”倍率的电阻挡测量该电阻丝的阻值,如图乙所示,示数为     Ω。
(3)(2分)将不同长度l的电阻丝接入如图丙所示电路中,根据电压表示数U和电流表示数I,作出了-l图像,如图丁所示,若电流表的内阻不可忽略,符合实验结果的图线是    (选填“a”“b”或“c”)。
12.(8分)(2026·南京市高二检测)两个学习小组在实验室做电学实验。
(1)(2分)A学习小组测量一个干电池的电动势和内电阻。其中小明同学用多用电表粗测电池的电动势,实验操作如图甲所示,其中右侧为多用电表选择开关的放大图。操作中存在不规范或错误的地方有:          。
(2)(6分)B学习小组对某一移动电源进行研究。
①他们用多用电表的直流电压0~10 V挡测量该电源正、负极间的电压,多用电表指针偏转位置如图乙所示,该示数为     V;
②B学习小组设计了如图丙所示的电路图测量电源的内阻。实验室除开关和导线外,可选用的其他器材有:
A.电压表(量程为0~6 V,内阻未知)
B.电流表(量程为0~0.6 A,内阻未知)
C.定值电阻R0(阻值5 Ω)
D.滑动变阻器(阻值范围为0~20 Ω)
E.滑动变阻器(阻值范围为0~2 000 Ω)
滑动变阻器R应选择    (填序号);
③实物连接完成之后,得到如图丁所示的U-I图像,电源的内阻为     Ω(结果保留1位小数);
④B组某同学认为本实验测得的电源内阻大于真实值。你是否同意他的观点      ?请说明理由                  。
13.(10分)(2025·金华市高二检测)如图所示,一带电荷量为q=-5×10-7 C的粒子在恒力F作用下在匀强电场中做匀速直线运动,某段时间内由A运动到B,已知AB距离为L=0.5 m,恒力F=1.5×10-4 N,F与AB的夹角为α=37°,A点的电势φA=150 V,不计粒子的重力,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8。求:
(1)(2分)匀强电场的电场强度E的大小。
(2)(4分)A、B间电势差UAB及B点的电势φB。
(3)(4分)到B时撤去F,问粒子能否回到A所在的等势面,若能,请计算回来过程动能增加量。若不能,请说明原因。
14.(14分)如图所示为电动玩具车的简化电路图,两盏灯泡的规格均为“3 V 3 W”,若电源的电动势为8 V,内阻为1 Ω,电动机线圈电阻为0.5 Ω,已知玩具车正常工作时两盏灯泡均正常发光,求正常工作时:
(1)(6分)电源两端路端电压U与干路中的电流I。
(2)(8分)玩具车的机械功率P机。
15.(16分)(2025·长沙市第二十一中学高一期末)如图,圆弧轨道AB的圆心为O,半径为R=2.5 m,圆弧轨道AB的B点与水平地面BE相切,B点在O点的正下方,在B点的右侧有一竖直虚线CD,B点到竖直虚线CD的距离为L1=2.5 m,竖直虚线CD的左侧有一水平向左的匀强电场,场强大小为E1(大小未知),竖直虚线CD的右侧有场强大小为E2(大小未知)、竖直向上的匀强电场。竖直虚线CD的右侧有一竖直墙壁EF,墙壁EF到竖直虚线CD的距离为L2=1 m,墙壁EF底端E点与水平地面BE相连接,墙壁EF的高度也为L2=1 m。现将一电荷量为q=+4×10-2 C、质量为m=1 kg的完全绝缘的滑块从A点由静止释放沿圆弧轨道AB下滑,过B点时的速度大小为4 m/s,最后进入竖直虚线CD右侧。已知滑块可视为质点,圆弧轨道AB光滑,水平地面BE与滑块间的动摩擦因数为μ=0.2,g取10 m/s2,∠AOB=53°,sin 53°=0.8,cos 53°=0.6。求:
(1)(3分)场强E1的大小。
(2)(5分)滑块到达竖直虚线CD时速度的大小和滑块从B点到达竖直虚线CD所用时间。
(3)(8分)要使滑块与竖直墙壁EF碰撞,求E2的取值范围。
综合检测试卷
[分值:100分]
一、单项选择题: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.在物理学的研究中科学家使用了许多研究方法,如控制变量法、等效法、类比法、理想模型法、微元法等等,这些方法对我们学好物理有很大帮助。以下关于所用物理学研究方法的叙述正确的是(  )
A.为研究磁场强弱而引入了电流元,应用了等效法
B.在研究磁场时,用假设的磁感线来描述真实的磁场,应用的是类比法
C.在探究电阻与材料、长度和横截面积三者之间的关系时应用了控制变量法
D.在电路中,可以用几个合适的小电阻串联来代替一个大电阻,这应用了类比法
答案 C
2.(2025·昆明市高二期末)电场中某区域的电场线分布如图甲所示,A、B是电场中的两点;图乙是未知场的一部分场线,点A、P、Q处于中央同一直线上,以下判断正确的是(  )
A.图甲中A点的电场强度大于B点的电场强度
B.图甲中将正电荷从B点移到A点,电荷的电势能增加
C.图乙可能是两个异种点电荷产生的电场线,且A、P处电场强度的方向相同
D.图乙可能是条形磁体产生磁场的磁感线,且P、Q处磁感应强度方向相同
答案 D
解析 电场线的疏密反映电场强度的大小,题图甲中A处电场线比B处疏,则A点的电场强度比B点的小,故A错误;题图甲中将正电荷从B点移到A点的过程中,静电力做正功,电荷的电势能减小,故B错误;题图乙若是两个异种点电荷产生的电场线,A、P处电场强度的方向相反,故C错误;题图乙若是条形磁体产生磁场的磁感线,P、Q处磁感应强度方向相同,故D正确。
3.(2025·重庆市高二期末)如图所示,磁感应强度为B的匀强磁场中,有一个与磁感线垂直的矩形线框,面积为S,设图示位置穿过线框的磁通量为正值。则线框从图示位置开始,以线框右边为轴,逆时针(俯视)旋转180°,此过程磁通量的变化量为(  )
A.0 B.BS C.2BS D.-2BS
答案 D
解析 闭合线框在匀强磁场中与磁场方向垂直,则穿过线框的磁通量Φ1=BS,当线框从图示位置逆时针转过180°后,磁通量Φ2=-BS
则此过程磁通量的变化量为ΔΦ=Φ2-Φ1=-2BS。
4.如图所示为一棱长为d的正方体,在FE、ND两边放置足够长的直导线,通有大小相等的电流I,电流方向如图所示。若一根无限长的直导线通过电流I时,所产生的磁场在距离导线d处的磁感应强度大小为B,则图中C点处的磁感应强度大小为(  )
A.0 B.2B C.B D.B
答案 D
解析 根据右手螺旋定则,放置在FE边直导线中的电流在C点产生的磁感应强度大小为B、方向沿CM;放置在ND边直导线中的电流在C点产生的磁感应强度大小为B、方向沿FC;故C点处的磁感应强度大小为BC==B,故选D。
5.有一场强方向与x轴平行的静电场,电势φ随坐标x变化的关系图线如图所示,若规定x轴正方向为场强的正方向,则该静电场的场强E随x变化的图线应是(  )
答案 B
解析 0~2 mm,电势φ升高,则电场线方向沿x轴负方向,E为负,2~10 mm,电势φ降低,顺着电场线,则电场线方向沿x轴正方向,E为正,故A、C、D不符合题意;0~2 mm、10~12 mm,E1==- V/m=-2×104 V/m,2~10 mm,E2== V/m=1×104 V/m,故B符合题意。
6.如图所示,有一匀强电场(未画出)与半圆所在平面平行。电场强度为E,若半圆的直径AB=2 cm,C、D为半圆的两个三等分点,φB=-1 V,φC=5 V,φD=1 V,则(  )
A.φA=6 V B.φA=8 V
C.E=300 V/m D.E=400 V/m
答案 D
解析 线段CD和AB平行,根据几何关系有2==2R,所以UAB=2UCD,即φA-φB=2,代入数据解得φA=7 V,故A、B错误;
线段AB的中点O的电势φO==3 V,AO的中点N的电势φN==5 V,所以CN是一条等势线,由几何关系知CN⊥AB,故电场方向由A指向B,电场强度大小为E==400 V/m,故C错误,D正确。
7.(2025·达州市高二期末)静电透镜是电子透镜中的一种,是由带电体所产生的静电场来使电子束聚焦或成像的装置。某种电子透镜中的等差等势线分布如图中虚线所示(截取其中一部分),电子枪发射的电子仅在静电力作用下的运动轨迹如图中实线所示,a、b、c、d、e是轨迹上的五个点,若a处电势为10 V,电子从a点运动到d点电势能变化了6 eV,则下列说法正确的是(  )
A.b点电场强度为0
B.电子在c点的动能可能小于3 eV
C.d点电势为16 V
D.电子从c到e克服静电力做功6 eV
答案 D
解析 等差等势线分布的密集程度能够表示电场强弱,可知b点电场强度不为0,故A错误;
电子从a点运动到d点过程,由电场线与等势线垂直及电子所受合力方向指向轨迹凹侧可知,静电力对电子做负功,根据功能关系有Wad=-ΔEp=-6 eV,由于相邻等势线之间电势差相等,则有Wac=Wcd=Wad=-3 eV,电子从a点运动到c点过程,根据动能定理有Wac=Ekc-Eka=-3 eV,Wcd=Ekd-Ekc=-3 eV,其中Ekd不等于0,则有Ekc=Ekd+3 eV>3 eV,故B错误;
由于a处电势为10 V,根据Wad=-e=-6 eV,解得φd=4 V,故C错误;
由于相邻等势线之间电势差相等,则有Wce=Wad=-6 eV,可知电子从c到e克服静电力做功6 eV,故D正确。
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.如图所示,水平放置的平行板电容器上极板带正电,所带电荷量为Q,板间距离为d,上极板与静电计相连,静电计金属外壳和电容器下极板都接地。在两极板正中间P点有一个静止的带电油滴,所带电荷量绝对值为q,静电力常量为k,下列说法正确的是(  )
A.油滴带负电
B.油滴受到的静电力大小为
C.若仅将上极板平移到图中虚线位置,则静电计指针张角减小
D.若仅将上极板平移到图中虚线位置,则油滴将加速向上运动
答案 AC
解析 根据题意知,油滴所受静电力与重力平衡,电场强度方向竖直向下,故油滴带负电,A正确;两极板间的电场为匀强电场,库仑定律不适用,B错误;上极板下移,板间距d减小,根据C=,U==,则E==,故电场强度E不变,F=qE,可知油滴所受静电力不变,油滴静止不动,根据U=Ed可知两极板间电压变小,静电计指针张角减小,故C正确,D错误。
9.如图所示,光滑绝缘水平细杆上套有一个小球,其质量为m,带电荷量为+q,O、a、b是细杆垂线上的三点,O在杆上且Oa=Ob,在a、b两点分别固定一个电荷量为-Q的点电荷。小球从图示位置以初速度v0向右运动的过程中(  )
A.速度一定先减小后增大
B.加速度一定先增大后减小
C.对细杆的作用力始终保持不变
D.电势能先减小后增大
答案 CD
解析 在O左侧,小球受到的静电力合力向右,在O右侧小球受到的静电力合力向左,小球在向右运动的过程中,在O左侧做加速运动,在O右侧做减速运动,所以小球的速度先增大后减小,故A错误;根据电场线的分布情况,电场强度可能先减小后增大,所以小球所受的静电力可能先减小后增大,则加速度可能先减小后增大,故B错误;两个电荷量为-Q的点电荷对小球的库仑力在竖直方向的分力大小相等,方向相反,所以细杆对小球的作用力大小等于小球的重力,始终保持不变,故C正确;在小球向右运动的过程中,所受的静电力先做正功后做负功,所以电势能先减小后增大,故D正确。
10.(2025·杭州市高二期末)如图所示是双量程磁电式电流表的原理图,测量时分别接入“A、B”或“A、C”,下列说法正确的是(  )
A.接入“A、B”比接入“A、C”量程大
B.接入“A、B”,只将R2短路,量程会变大
C.接入“A、C”,只将R1短路,量程会变大
D.接入“A、B”,只减小R1,量程会增大
答案 ACD
解析 接“A、B”时,R1为分流电阻,接“A、C”时,R1与R2串联的总电阻为分流电阻,根据串并联规律,接“A、B”时,其量程为I=Ig+,接“A、C”时,其量程为I'=Ig+,显然I>I',即接“A、B”时量程更大,故A正确;
接入“A、B”,只将R2短路,量程为I1=Ig+,故I>I1,故B错误;
接入“A、C”,只将R1短路,量程为I2=Ig+,故I'接入“A、B”,量程为I=Ig+,只减小R1,则I增大,故D正确。
三、非选择题:本题共5小题,共54分。
11.(6分)(2025·西安市高二期末)某同学测量一段粗细均匀电阻丝的电阻率。
(1)(2分)用螺旋测微器测量电阻丝的直径。为防止读数时测微螺杆发生转动,读数前应先旋紧如图甲所示的部件    (选填“A”“B”或“C”)。从图甲中的示数可读出电阻丝的直径为     mm。
(2)(2分)用多用电表“×10”倍率的电阻挡测量该电阻丝的阻值,如图乙所示,示数为     Ω。
(3)(2分)将不同长度l的电阻丝接入如图丙所示电路中,根据电压表示数U和电流表示数I,作出了-l图像,如图丁所示,若电流表的内阻不可忽略,符合实验结果的图线是    (选填“a”“b”或“c”)。
答案 (1)A 2.820 (2)70 (3)a
解析 (1)为防止读数时测微螺杆发生转动,读数前应先旋紧锁紧装置,即题图甲所示的部件A;螺旋测微器的精确度为0.01 mm,要估读到0.001 mm,则电阻丝的直径为D=2.5 mm+0.01×32.0 mm=2.820 mm。
(2)电阻表读电阻,由表盘上的数字乘以倍率得到阻值,可得示数为7×10 Ω=70 Ω。
(3)根据欧姆定律U=I,根据电阻定律R丝=,可得=RA+l,故测量图线不过原点,而有纵截距,故选a图线。
12.(8分)(2026·南京市高二检测)两个学习小组在实验室做电学实验。
(1)(2分)A学习小组测量一个干电池的电动势和内电阻。其中小明同学用多用电表粗测电池的电动势,实验操作如图甲所示,其中右侧为多用电表选择开关的放大图。操作中存在不规范或错误的地方有:          。
(2)(6分)B学习小组对某一移动电源进行研究。
①他们用多用电表的直流电压0~10 V挡测量该电源正、负极间的电压,多用电表指针偏转位置如图乙所示,该示数为     V;
②B学习小组设计了如图丙所示的电路图测量电源的内阻。实验室除开关和导线外,可选用的其他器材有:
A.电压表(量程为0~6 V,内阻未知)
B.电流表(量程为0~0.6 A,内阻未知)
C.定值电阻R0(阻值5 Ω)
D.滑动变阻器(阻值范围为0~20 Ω)
E.滑动变阻器(阻值范围为0~2 000 Ω)
滑动变阻器R应选择    (填序号);
③实物连接完成之后,得到如图丁所示的U-I图像,电源的内阻为     Ω(结果保留1位小数);
④B组某同学认为本实验测得的电源内阻大于真实值。你是否同意他的观点      ?请说明理由                  。
答案 (1)①红、黑表笔接反;②选择开关没有接直流电压挡 (2)①4.9 ②D ③0.5 ④见解析
解析 (1)①红、黑表笔接反;②选择开关没有接直流电压挡。
(2)①使用多用电表的直流电压0~10 V挡,图甲中示数为4.9 V;
②定值电阻R0和移动电源内阻较小,使用最大阻值为20 Ω的滑动变阻器更便于调节。故滑动变阻器R应选择D;
③由闭合电路欧姆定律有U=E-I(R0+r)
U-I图像的斜率为-(R0+r)
由题图丁可得R0+r= Ω≈5.5 Ω
故r=0.5 Ω;
④不同意他的观点,因为电压表分流,电压表测的是路端电压,但电流表测量值小于真实的干路电流,故电源内阻的测量值小于真实值。
13.(10分)(2025·金华市高二检测)如图所示,一带电荷量为q=-5×10-7 C的粒子在恒力F作用下在匀强电场中做匀速直线运动,某段时间内由A运动到B,已知AB距离为L=0.5 m,恒力F=1.5×10-4 N,F与AB的夹角为α=37°,A点的电势φA=150 V,不计粒子的重力,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8。求:
(1)(2分)匀强电场的电场强度E的大小。
(2)(4分)A、B间电势差UAB及B点的电势φB。
(3)(4分)到B时撤去F,问粒子能否回到A所在的等势面,若能,请计算回来过程动能增加量。若不能,请说明原因。
答案 (1)300 N/C (2)120 V 30 V (3)能 6×10-5 J
解析 (1)由粒子做匀速直线运动可得F=qE,所以E== N/C=300 N/C,电场强度的方向与F的方向相同。
(2)A、B两点间电势差为UAB=ELcos α=300×0.5×0.8 V=120 V,而UAB=φA-φB,所以φB=φA-UAB= V=30 V。
(3)由于粒子所受静电力与等势面垂直且指向A所在的等势面,所以撤去F后粒子一定能回到A所在的等势面。静电力做功为WBA=qUBA=-5×10-7× J=6×10-5 J,由动能定理可得,回来过程动能增加量为ΔEk=WBA=6×10-5 J。
14.(14分)如图所示为电动玩具车的简化电路图,两盏灯泡的规格均为“3 V 3 W”,若电源的电动势为8 V,内阻为1 Ω,电动机线圈电阻为0.5 Ω,已知玩具车正常工作时两盏灯泡均正常发光,求正常工作时:
(1)(6分)电源两端路端电压U与干路中的电流I。
(2)(8分)玩具车的机械功率P机。
答案 (1)6 V 2 A (2)5.5 W
解析 (1)因为灯泡正常发光,所以电源路端电压U=2UL=6 V
根据闭合电路欧姆定律E=Ir+U
得I=2 A。
(2)流过灯泡的电流IL==1 A
则流过电动机的电流IM=I-IL=1 A
玩具车的机械功率P机=UIM-RM=5.5 W。
15.(16分)(2025·长沙市第二十一中学高一期末)如图,圆弧轨道AB的圆心为O,半径为R=2.5 m,圆弧轨道AB的B点与水平地面BE相切,B点在O点的正下方,在B点的右侧有一竖直虚线CD,B点到竖直虚线CD的距离为L1=2.5 m,竖直虚线CD的左侧有一水平向左的匀强电场,场强大小为E1(大小未知),竖直虚线CD的右侧有场强大小为E2(大小未知)、竖直向上的匀强电场。竖直虚线CD的右侧有一竖直墙壁EF,墙壁EF到竖直虚线CD的距离为L2=1 m,墙壁EF底端E点与水平地面BE相连接,墙壁EF的高度也为L2=1 m。现将一电荷量为q=+4×10-2 C、质量为m=1 kg的完全绝缘的滑块从A点由静止释放沿圆弧轨道AB下滑,过B点时的速度大小为4 m/s,最后进入竖直虚线CD右侧。已知滑块可视为质点,圆弧轨道AB光滑,水平地面BE与滑块间的动摩擦因数为μ=0.2,g取10 m/s2,∠AOB=53°,sin 53°=0.8,cos 53°=0.6。求:
(1)(3分)场强E1的大小。
(2)(5分)滑块到达竖直虚线CD时速度的大小和滑块从B点到达竖直虚线CD所用时间。
(3)(8分)要使滑块与竖直墙壁EF碰撞,求E2的取值范围。
答案 (1)25 N/C (2)1 m/s 1 s
(3)187.5 N/C≤E2≤300 N/C
解析 (1)滑块从A点运动到B点的过程中,由动能定理有WAB+mgR(1-cos 53°)=m,滑块从A点运动到B点的过程中WAB=-qE1Rsin 53°,联立解得E1=25 N/C。
(2)滑块从B点运动到竖直虚线CD的过程中,以向右为正方向,由牛顿第二定律有-qE1-μmg=ma,得a=-3 m/s2,根据运动学公式有v2-=2aL1,v=vB+at,解得v=1 m/s,t=1 s。
(3)当E2较小时,滑块刚好与竖直墙壁底端E点碰撞,有-μ(mg-qE2)L2=0-mv2,解得E2=187.5 N/C;当E2较大且滑块刚好与竖直墙壁顶端F点碰撞时,从C点到F点滑块做类平抛运动,在水平方向有L2=vt1,解得t1=1 s,竖直方向有L2=ay,解得ay=2 m/s2,又qE2-mg=may,解得E2=300 N/C,综上,E2的取值范围为187.5 N/C≤E2≤300 N/C。

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