湖北省武汉市2024-2025学年高二年级上册10月联考物理试题（解析版）

汉阳一中、江夏一中2024-2025学年度上学期10月联考

高二物理试卷

考试时间：2024年10月9日上午10：30—11：45试卷满分：100分

一、选择题（1-7为单选，8-10为多选，每题4分，漏选2分，多选错选不得分，共40分）

1.下列关于静电场中电场线和等势面的说法正确的是（）

A.电场线是客观存在的但肉眼看不见的线

B.电场线与等势面一定是处处相互垂直的

C.电场线的方向即为带电粒子的运动方向

D.将点电荷从电势较高的等势面移至电势较低的等势面，电场力做正功

【答案】B

【解析】

【详解】A.电场线是为了描述电场而假想的曲线，实际是不存在的，选项A错误；

B.电场线与等势面一定是处处相互垂直的，选项B正确；

C.电场线的方向与带电粒子的运动方向一般是不同的，选项C错误；

D.将正的点电荷从电势较高的等势面移至电势较低的等势面，电势能减小，电场力做正功，选项D错

误.

2.如图所示，原来不带电，长为1的导体棒水平放置，现将一个电荷量为+4（q>0）的点电荷放在棒的

中心轴线上距离棒的左端R处，A、B分别为导体棒左右两端的一点，静电力常量为鼠当棒达到静电平衡

后，下列说法正确的是（）

%a£-------U

®—1………节------

H---R-------------------I----------►!

A.棒的两端都感应出负电荷

B.棒上感应电荷在棒的中心。处产生的电场强度方向水平向右

E=k_____

C.棒上感应电荷在棒的中心。处产生的电场强度大小［尺+（：

D.若用一根导线将A、B相连，导线上会产生电流

【答案】C

【解析】

【详解】A.由静电感应可知，棒左端感应出负电荷，右端感应出正电荷，故A错误;

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BC.q在棒中心。处产生的电场方向向右，根据平衡关系可知，棒上感应电荷在棒中心。处产生的电场方

向向左，大小相同，为

E-kq

（R+1

故C正确，B错误；

D.导体棒是等势体，左右端电势相等，若用一根导线将A、B相连，导线上不会产生电流，故D错误。

故选C。

3.如图所示，虚线为真空中某静电场的等势面，图中相邻等势面间电势差相等，实线为某带电粒子在该静

电场中运动的轨迹，M,N、。、尸为粒子的运动轨迹与等势线的交点。若粒子仅受电场力的作用，下列说

A.粒子在M、。两点的加速度大小相等

B.粒子在N、O两点的速度大小相等

C.粒子运动过程中速度先减小后增大

D.粒子在N点时的电势能比在P点时的电势能大

【答案】B

【解析】

【详解】A.M点附近等差等势面较密集，则电场强度更大，电场力更大，加速度更大，A错误；

B.N、O两点在同一等势面，则粒子在N、O两点的电势能相等，粒子仅受电场力，则电势能与动能之和

保持不变，则粒子在N、。两点的动能相等，速度大小相等，B正确；

C.电场线与等势面垂直，电场力与电场线共线且指向轨迹的凹侧，可知，粒子先加速运动后减速运动，C

错误；

D.粒子从尸点到。点做加速运动，结合B选项，粒子在N点时的电势能比在P点时的电势能小，D错

误。

故选B。

4.如图，一根均匀带负电的长直橡胶棒沿轴线方向做速度大小为v的匀速直线运动。若棒横截面积为S,

单位长度所带的电荷量为分由于棒的运动而形成的等效电流的大小和方向是（）

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AV

八㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀、

(JQQQQQQQO)

A.qvS,与v同向B.qvS,与v反向C.竺，与v同向D.qv,与v反向

S

【答案】D

【解析】

【详解】电荷的定向移动形成电流，正电荷定向移动的方向即为电流的方向，故均匀带负电的长直橡胶棒

沿轴线方向做速度大小为v的匀速直线运动，形成等效电流，电流的方向与v反向，设橡胶棒的长度为/,

则

1=-=qv

t

故选D。

5.如图所示为在竖直平面的电路，闭合开关Si和S2后，带电油滴在电容器内部处于静止状态，肥为滑动

电容器的下极板接地，则下列说法错误的是()

A.滑动变阻器的滑动头P向右滑动，油滴向上运动

B.滑动变阻器的滑动头P向左滑动，油滴向下运动

C.极板M向上运动，M板的电势升高

D.断开S2,油滴向上运动

【答案】B

【解析】

【详解】A.滑动变阻器的滑动头P向右滑动，则Ri阻值减小，回路电流变大，则&两端电压变大，则电

容器要充电，此时电容器两板电压变大，场强变大，则油滴向上运动，故A正确；

B.滑动变阻器的滑动头P向左滑动，则以阻值变大，回路电流变小，则&两端电压变小，则电容器要放

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电，但是由于二极管的单向导电性使得电容器不能放电，则使得电容器两板电压不变，则油滴仍静止，故

B错误；

C.极板M向上运动，根据

「£S

C=------

4兀kd

可知电容器电容减小，则带电量应该减小，但是由于二极管的单向导电性使得电容器不能放电，则两板间电

量不变，结合

可知两板电势差变大，N板接地电势为0,则M板的电势升高。故C正确；

D.断开S2,则电容器两板间的电压等于电源的电动势，即电压变大，电容器充电，根据

E"

d

可知两板间场强变大，则根据

Eq>mg

可知断开S2,油滴向上运动。故D正确。

题目要求选择错误的，故选B。

6.如图所示，带正电的小球A用竖直立在地面上的绝缘杆支撑固定，把带正电的小球B绕过A球正上方

的定滑轮的绝缘细长线用手拉住。开始时A、B在同一水平线上并处于静止状态，不计两个小球的大小。

现拉细线使小球B缓慢移动到定滑轮处，小球B在向上移动过程中，A、B两球的电荷量保持不变，不计

两球间的万有引力，则在B球缓慢移动到定滑轮处的过程中（）

A.A、B两球间的距离在减小B.小球B的运动轨迹是直线

C.细线上的张力先减小后增大D.A、B两球组成的系统电势能在增大

【答案】C

【解析】

【详解】ABC.设小球B受到的重力为相g,A、B两球的带电量分别为qi、伙，两球间的距离为小定滑轮

距离A球为正距离B球为“，对B球受力分析如图

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c

根据相似三角形可知

hd

3_kqqh

r一12

mg

小球B缓慢向上移动过程中，两个三角形仍然是相似的，以上的公式仍然成立。根据题意移动过程mg、h

不变，则在小球缓慢移动过程中「保持不变，因此小球的运动轨迹是一段圆弧，当小球B运动到小球A的

上方后，AB距离增大；在这之前则A、B两球之间的库仑力大小保持不变，又

由于d在减小，因此尸一直在减小，所以细线上的张力厂一直在减小，当小球B运动到小球A的上方

后，此时库仑力、重力、拉力共线，小球B继续向上运动，库仑力减小，所以拉力增大，即细线上的张力

E先减小后增大，故AB错误，C正确；

D.当小球B运动到小球A的上方前，由于小球的运动轨迹是一段圆弧，库仑力不做功，则A、B两球组成

的系统电势能不变；当小球B运动到小球A的上方后，库仑力做正功，A、B两球组成的系统电势能在减

小，故D错误。

故选C。

7.如图（°）所示，两个带正电的小球A、B（均可视为点电荷）套在一根倾斜的光滑绝缘直杆上，其中A

球固定，电荷量QA=2.0X10-4C,B球的质量,"=0.1kg。以A为坐标原点，沿杆向上建立直线坐标系，B球

的总势能（重力势能与电势能之和）随位置尤的变化规律如图”）中曲线I所示，直线n为曲线I的渐近

线。图中M点离A点距离为6m,令A位置的重力势能为零，无穷远处电势为零，重力加速度g取

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10m/s2,图(a)静电力恒量上9.0xl09N-m2/C2,下列说法错误的是()

图(a)图(b)

A.B球的电荷量2B=1.0X10-5C

B.直线n实质上是小球B的重力势能变化曲线

C.若B球从离A球2nl处静止释放，则向上运动过程中加速度先减小后增大

D.若B球以4J的初动能从M点沿杆向上运动，到最高点时电势能减小1J

【答案】D

【解析】

【详解】A.由图乙中的曲线I知，在.『6m处B球的总势能最小，动能最大，该位置M点受力平衡，则

有

机gsin30°=丝乌

X

解得

0=1x10"

选项A正确;

B.因随着两球距离的不断增加，电势能逐渐趋近于零，则渐近线II表示小球B的重力势能随位置的变化

关系，选项B正确;

C.由于B球在位置M点受力平衡，B球从离A球2m处静止释放到M的过程中，根据牛顿第二定律可知

左。A0BmkQQ

一gsin6

mmr2

库仑力减小，向上运动过程中加速度大小减小;

从M继续向上运动过程中，根据牛顿第二定律可知

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.左。AB

mgsmQ0---春Q电

殖A0B

a=----------------r-----=gsin0-

mmr2

库仑力减小，向上运动过程中加速度大小增大。

所以B球向上运动过程中加速度也先减小后增大，选项C正确;

D.渐近线n表示小球B的重力势能随位置的变化关系，有

Ep=mgxsin3=kx

由图像可知直线斜率上0.5,则有

sing=-^=0.5

fng

解得

，=30°

B球在M点的电势能

Epi=E&-Ep=E&-mg/sin=6J-0.1x10x6x0.5J=3J

在M点B球总势能为6J,B球以4J的初动能从M点沿杆向上运动，根据能量守恒定律，当B的动能为

零，总势能为10J,由图可知，总势能为10J时,有

x2=18m

此时的电势能为

EP2=E'&-Ep=E'&-mgx2sin0=10J-0.1xl0xl8x0.5J=1J

所以电势能的变化为

AEP=Ep2—Ep]=-2J

可知到最高点时电势能减小2J,选项D错误。

本题选错误的，故选D。

8.正方形ABC。的四个顶点分别位于x轴和y轴上，在A、C两点分别固定一个电荷量为+4的点电荷；

在B、D两点分别固定一个电荷量为-q的点电荷。E点和P点分别为和CD边的中点，M点和N点是

位于x轴上关于。点对称的两个点。则下列说法正确的是（）

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A.E点和厂点的电场强度相等

B.0点的电场强度等于零，电势一定大于零

C.将电子从E点沿着所连线移动到尸点，电场力不做功

D.电子从M点移动到N点的过程中，电势能先增大后减小

【答案】CD

【解析】

【详解】A.将A、B与C、。分别看为两组等量异种点电荷，根据等量异种点电荷的电场分布规律，结合

对称性可知，E点和尸点的电场强度大小相等，方向相反，即E点和尸点的电场强度不相等，故A错误；

B.结合上述，将A、B与C、。分别看为两组等量异种点电荷，由于等量异种点电荷连线的中垂线为等势

线，电势与无穷远电势相等，即电势等于0,可知，。点的电势为0,A、C与B、D是两组等量同种点电

荷，由于等量异种点电荷连线的中点位置的电场强度为0,即。点的电场强度等于零，故B错误；

C.结合上述可知，EF连线为一条等势线，则将电子从E点沿着ER连线移动到尸点，电场力不做功，故

C正确；

D.根据图中电荷的分布可知，由于之间的任意位置均靠近A、B组等量异种点电荷，则之间任意

位置的电势由A、3组等量异种点电荷决定，ON之间的任意位置均靠近C、。组等量异种点电荷，则ON

之间任意位置的电势由C、。组等量异种点电荷决定，根据等量异种点电荷的电场线分布规律，由于沿电

场线电势降低，而等势线垂直于电场线，由于。点电势为0,可知，之间的任意位置的电势均大于

0,由电势降低，ON之间的任意位置的电势均大于0,由N,电势升高，则电子从M点

移动到N点的过程中，电场力先做负功后做正功，则电势能先增大后减小，故D正确。

故选CD。

9.如图所示，。、A、8为一粗糙绝缘水平面上的三点，不计空气阻力，一电荷量为+。的点电荷固定在。

点,现有一质量为机、电荷量为”的小金属块（可视为质点），从A点以速度％向右运动，最后停止在8

点，已知小金属块与水平面间的动摩擦因数为〃，A、B间距离为L静电力常量为鼠重力加速度为g,

则下列说法正确的是（）

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A.该过程中小金属块的电势能减小

侬片—2〃gL）

B.A、2两点间的电势差为

2q

则小金属块速度最大时距0点的距离为J出

C.若在A处库仑力大于摩擦力,

V〃机g

D.若在A处库仑力小于摩擦力,则小金属块由A向B运动过程的平均速度小于区

2

【答案】AC

【解析】

【详解】A.依题意，小金属块受到向右的库仑力，该过程中库仑力对小金属块做正功，所以小金属块的电

势能减小，故A正确；

B.由动能定理可得

12

WAB-/jmgL=O--mvQ

A、2两点间的电势差为

联立，解得

zn（2〃gL-v；）

UAB

2q

故B错误；

C.若在A处库仑力大于摩擦力，则小金属块速度最大时，其受力平衡，有

jumg=k,Q—q

解得

X=

故C正确；

D.若在A处库仑力小于摩擦力，则小金属块由A向3运动过程做减速运动，由牛顿第二定律可得

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gk"=ma

r

解得，加速度大小为

kQq

〃=〃g_

mrT

则小金属块由A向8运动过程做加速度增大的减速运动，u-/图像如图所示

-x

v=—

t

可知小金属块由A向B运动过程的平均速度大于a，故D错误。

2

故选AC。

10.图1的平行金属板M、N间加有图2所示的交变电压，OO'是M、N板间的中线，当电压稳定时，板

13

间为匀强电场。［T时，比荷为女的带电粒子甲从。点沿OO'方向、以%的速率进入板间，鼻7时飞离

3

电场，期间恰好不与极板相碰。若在一T时刻，带电粒子乙以2%的速率沿从O点进入板间，已知乙

8

粒子在运动过程中也恰好不与极板碰撞，不计粒子受到的重力，则下列说法中正确的是（）

MU。

o~............

Tv

图1图2

A.T时刻，乙粒子离开电场

4

B.乙粒子的比荷为一左

7

C.甲、乙两粒子通过电场偏转的位移大小之比为2：3

D.甲、乙两粒子通过电场偏转的位移大小之比为1：2

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【答案】AD

【解析】

【详解】A.设板长为L粒子甲的运动时间为

L3^15

t=―――L----1二一

%244

粒子乙因入射速度为甲的两倍，则运动时间为

3_

因乙在时刻飞入电场，则在7时刻禺开电场，故A正确;

CD.设两板间距离为d,则有

为定值，则在竖直方向做初速度为零的匀加速直线运动，以竖直方向位移和时间关系，可得

作出竖直方向上速度一时间图像，如图所示

V八

y

-----------------

则图线与时间轴围成的面积代表竖直方向上的位移，若恰好不与极板碰撞，则表示粒子在电场中竖直方向

1Q

的最大位移大小刚好为一，根据图像可知在一T时刻粒子甲会恰好不碰到极板，此时刻会达到最大位移的

24

Q1

大小，而在一T时刻，粒子出电场，此时位移是最大位移的一半，为一，即甲在竖直方向上的位移为

24

-；同理，对粒子乙，其图线为AB'C'。'的形状，因乙粒子在运动过程中也恰好不与极板碰撞，根据图

4

像可知在T时刻会恰好不与极板相撞，此时乙刚好飞出电场，即乙在竖直方向上的位移为则偏转位移

2

之比为

也=4£

九工2

2

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故C错误，D正确;

B.对乙有

22

151I7azJ?

丁乙二/。乙।128

82

对甲有

2T2

1।_［甲T

丁甲二5〃甲

32

因

1

》乙2

则有

a甲〃

1

32z:

一万

128

可得

组=号

。甲7

又

Clm---------------------

mdd

二U。，

m'd

可得乙粒子的比荷为

q^_8k

/一7

故B错误。

故选AD。

二、实验题（共16分）

11.图甲所示电路为“用传感器观察电容器的放电过程”实验电路图。开关未闭合时，电源的电压U=6.0V。

实验操作时，单刀双掷开关S先跟2相接。某时刻开关改接1,一段时间后，把开关再改接2。实验中使用

了电流传感器来采集电流随时间的变化情况。开关再改接2后得到的/7图像如图乙所示。

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（1）开关S改接1后流经电阻R上的电流方向为（填“自上而下”或“自下而上”）。

（2）已知电容器的电容为4x103RF,则图乙中图线与坐标轴所围“面积”为Co

（3）电容器充电后就储存了能量，某同学研究电容器储存的能量E与电容器的电容C、电荷量Q及电容

器两极板间电压。之间的关系。他从等效的思想出发，认为电容器储存的能量等于把电荷从一个极板搬运

到另一个极板过程中克服电场力所做的功。为此他还做出电容器两极板间的电压。随电荷量。变化的图像

如图所示。按照他的想法，下列说法正确的是（）

A.U-Q图线的斜率越大，电容C越小

B.对同一电容器，电容器储存的能量E与电荷量。成正比

C,对同一电容器，电容器储存的能量E与电容器两极板间电压。的平方成正比

【答案】（1）自上而下

（2）2.4x102C

（3）AC

【解析】

【小问1详解】

开关S接1时，电源给电容器充电，电容器上极板接正极，充电完成，上极板带正电，下极板带负电，电

子自下而上流经电阻R,故开关S改接1后流经电阻R上的电流方向为自上而下；

【小问2详解】

图乙中图线与坐标轴所围“面积”为电容器充电后所带电荷量，由

得

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2=CC/=4X103|1FX6.0V=4X103X106X6.0C=2.4xlO2C

【小问3详解】

A.由

c=2

U

得

U=—Q

C

U-Q图线的斜率为g,故图线的斜率越大，电容C越小，故A正确；

BC.电容器储存的能量等于把电荷从一个极板搬运到另一个极板过程中克服电场力所做的功，也等于图

像所围的面积

E=3

U=—

c

解得

1,Q2

E=-CU2

22C

从上面的式子看出，电容器储存的能量与电荷量。的平方成正比，对同一电容器，电容器储存的能量E与

电容器两极板间电压。的平方成正比，故B错误，故C正确。

故选AC。

12.某同学为研究小灯泡L（额定电压2.8V,额定电流0.40A）的伏安特性，所使用的器材有：

A.电压表（0-3V,内阻约为3k。）；

B.电压表（0~15V,内阻约为3OkC）；

C.电流表（0~3A,内阻约为0.1。）；

D.电流表（0~500mA,内阻约为0.6C）；

E.滑动变阻器（200Q,0.5A）；

F.滑动变阻器（10。，2A）；

G.直流电源（电动势3V,内阻不计）；

H.开关S,导线若干。

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//mA

，知网2

(1)实验要求能够在0~2.8V的范围内对小灯泡的电压进行测量，并尽可能减小误差。根据要求在图1虚

线框中画出实验电路图_______o

(2)电路中电压表应选用,电流表应选用,滑动变阻器应选用o(用

序号字母表示)

(3)测得此灯泡的伏安特性曲线如图2所示，当工作电压是1.6V时，此灯泡的电阻为0(结果

保留3位有效数字)

(4)若将此灯泡与电动势为3V,内阻为10。的电源相连，则灯泡两端的实际电压为V(结果保

留1位有效数字)。

(3)5.33(4)1

【解析】

【小问1详解】

因灯泡额定电压2.8V,额定电流0.40A,可知电压表选择A,电流表选择D；则由于电压表内阻远大于灯

泡电阻，可知应该采用电流表外接。为减小误差，应连接成分压式电路，如图所示

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【小问2详解】

Hi——

因灯泡额定电压2.8V,额定电流0.40A,可知电压表选择A,电流表选择D；则由于电压表内阻远大于灯

泡电阻，可知应该采用电流表外接；滑动变阻器选择阻值较小的F。

【小问3详解】

根据灯泡的伏安特性曲线，当工作电压是时，灯泡的电流为300mA=0.3A,则此灯泡的电阻为

TT1ZS

R=—=—QB5.33。

I0.3

【小问4详解】

在灯泡的伏安特性曲线中做出电动势为3V、内阻为10。的电源的U-/图像，如图所示

则图像的交点的坐标即为小灯泡接入电路中时灯泡的电压和电流，所以灯泡两端的实际电压为

U-1N

三、解答题(共44分)

13.如图所示的平行金属板电容器的电容C=2xlO"F，极板A、2之间可以看成匀强电场，场强

E'=1.2xlO3V/m)极板间距离为L=5cm,电场中c点到A极板、d点到2极板的距离均为0.5cm,2极

板接地。求：

(1)B极板所带电荷量Q；

(2)d点处的电势夕*

(3)将电荷量q=-5xl(T6c的负点电荷从1移到c,静电力的功陀小

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A

【答案】(1)1.2x10-2。(2)-6V；(3)-2.4xl()Tj

【解析】

【详解】(1)8A间的电势差为

DA=EL=1200x0.05V=60v

2极板所带电荷量。为

-42

g==2X10X60C=1.2X10-C

(2)B极板与d之间的电势差为

=EL,

DCLDRCI=1200x0.005V=6V

d点处的电势

(Pd=-6V

(3)小c之间的距离为

2

Ldc=0.05m-2x0.5x10m=0.04m

d、c两点间的电势差为

U*=E4=48V

静电力做的功

%=—5x10-6*481—2.4x107J

14.XCT扫描是计算机X射线断层扫描技术的简称，可用于对多种病情的探测。某种XCT机原理示意图如

图所示。M、N之间是加速电场，虚线框内为匀强偏转电场S；经调节后电子从静止开始沿带箭头的实线

所示的方向前进，打到水平圆形靶台上的中心点尸，产生X射线(如图中带箭头的虚线所示)。已知电子

的质量为加，电荷量为e,M、N两端的电压为Uo,偏转电场区域水平宽度为Lo,竖直高度足够长，MN

中电子束距离靶台竖直高度为”=6工0,偏转电场的电场强度E=孚A。忽略电子的重力影响，不考

虑电子间的相互作用及电子进入加速电场时的初速度，不计空气阻力。求：

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(3)尸点到偏转电场右边界的距离。

【答案】(1)

(2)30°

(3)—L

2°Q

【解析】

【小问1详解】

根据动能定理有

1。

eU0=—mV-0

解得电子刚进入偏转电场时的速度大小为

【小问2详解】

电子在偏转场中，根据牛顿第二定律

eE=ma

解得

。_2百叫

3mL0

电子在偏转场运动的时间为

v

则电子出偏转场时在竖直方向的分速度为

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Vy=at

设电子束射出偏转电场时速度方向与水平方向夹角为，，可得

,A%百

tane=j=——

v3

联立解得

，=30°

【小问3详解】

设尸点到偏转电场右边界的距离L,电子在偏转场的偏转位移

电子束射出偏转电场时速度反向延长将交于水平位移的中点，由相似三角形可知

4+L

H_2,LO+2L

yLoLo

联立解得

L=-L

2o°

15.如图所示，水平地面上方被竖直线MN分隔成两部分，M点左侧地面粗糙，与B球间的动摩擦因数为

〃=0.5,右侧光滑，右侧空间有一范围足够大的匀强电场，在。点用长为R=5m的轻质绝缘细绳，

拴一个质量加A=0.04kg,带电量为4=+2*10小（2的小球A,在竖直平面内以v=10m/s的速度做顺时针

匀速圆周运动，小球A运动到最低点时与地面刚好不接触，处于原长的弹簧左端连在墙上，右端与不带电

的小球B接触但不粘连，B球的质量为=0.02kg,此时B球刚好位于M点。现用水平向左的推力将B

球级慢推至P点（弹簧仍在弹性限度内），之间的距离为L=10cm,推力所做的功是W=0.27J,当

撤去推力后，B球沿地面向右滑动恰好能和A球在最低点处发生正碰，并瞬间成为一个整体C（A、B、C

均可视为质点），速度大小变为匕，方向向左；碰撞前后电荷量保持不变，碰后瞬间立即把匀强电场的场

强大小变为E=6X1（）3N/C，电场方向不变，g=10m/s20求：

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N

O

//77777777777777777/7777777777777777777^7777

PM

(1)在A、B两球碰撞前匀强电场的大小和方向;

(2)求A与B碰后整体C的速度大小匕；

(3)整体C运动到最高点时绳的拉力大小。

(4)整体C过了最高点向右运动后还能不能回到碰撞时的最低点？若能，求出到达最低点时的速度；若

不能，C将从右边圆周上的某点尸脱离轨道，求P与水平地面间的距离儿（此小问不要求写过程，只需要

写出最后结果，不考虑过最低点以后的运动）

【答案】（1）2xlO3N/C，方向竖直向上

(2)匕=5m/s

(3)3N

(4)不能，h=-m