(16分) 如圖所示，ABC是固定在豎直平面內(nèi)的絕緣圓弧軌道，圓弧半徑為．A點(diǎn)與圓心O等高，B、C點(diǎn)處于豎直直徑的兩端．PA是一段絕緣的豎直圓管，兩者在A點(diǎn)平滑連接，整個(gè)裝置處于方向水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)中．一質(zhì)量為、電荷量為的小球從管內(nèi)與C點(diǎn)等高處由靜止釋放，一段時(shí)間后小球離開(kāi)圓管進(jìn)入圓弧軌道運(yùn)動(dòng)．已知?jiǎng)驈?qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度（為重力加速度），小球運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的電荷量保持不變，忽略圓管和軌道的摩擦阻力．求：

(1）小球到達(dá)B點(diǎn)時(shí)速度的大��；
(2）小球到達(dá)B點(diǎn)時(shí)對(duì)圓弧軌道的壓力；
(3）小球在圓弧軌道運(yùn)動(dòng)過(guò)程中速度最大為多少？

（1） （2） （3）

解析試題分析: （1）小球從P運(yùn)動(dòng)到A的過(guò)程中，由動(dòng)能定理得： （3分）
解得：        （2分）
（2）小球在最低點(diǎn)B時(shí)，根據(jù)牛頓第二定律得：        （2分）
解得：        （2分）
則由牛頓第三定律得：小球?qū)A弧軌道的壓力大小為       （1分）
（3）重力場(chǎng)和電場(chǎng)看成等效場(chǎng)；對(duì)小球等效最低點(diǎn)為F點(diǎn)，在F點(diǎn)小球的速度最大，設(shè)OF與豎直方向的夾角為，在此位置小球所受的電場(chǎng)力與重力的合力方向沿半徑向外，則有：
則知：，         （2分）
設(shè)小球在圓弧軌道運(yùn)動(dòng)過(guò)程中速度最大為，小球從P到F的過(guò)程，根據(jù)動(dòng)能定理得：
         （2分）
解得：         （2分）
考點(diǎn)：本題考查了帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)、牛頓第二定律、牛頓第三定律、動(dòng)能定理．

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來(lái)源： 題型：計(jì)算題

（8分）如圖所示，在水平面內(nèi)固定著足夠長(zhǎng)且光滑的平行金屬軌道，軌道間距L=0.40m，軌道左側(cè)連接一定值電阻R=0.80Ω。將一金屬直導(dǎo)線ab垂直放置在軌道上形成閉合回路，導(dǎo)線ab的質(zhì)量m=0.10kg、電阻r=0.20Ω，回路中其余電阻不計(jì)。整個(gè)電路處在磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.50T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，B的方向與軌道平面垂直。導(dǎo)線ab在水平向右的拉力F作用下，沿力的方向以加速度a=2.0m/s2由靜止開(kāi)始做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，求：

（1）5s末的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小；
（2）5s末通過(guò)R電流的大小和方向；
（3）5s末，作用在ab金屬桿上的水平拉力F的大小。

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：計(jì)算題

（16分）如圖所示，半徑為、質(zhì)量為m的小球用兩根不可伸長(zhǎng)的輕繩a、b連接，兩輕繩的另一端系在一根豎直桿的A、B兩點(diǎn)上，A、 B兩點(diǎn)相距為l，當(dāng)兩輕繩伸直后，A、B兩點(diǎn)到球心的距離均為l。當(dāng)豎直桿以自己為軸轉(zhuǎn)動(dòng)并達(dá)到穩(wěn)定時(shí)（細(xì)繩a、b與桿在同一豎直平面內(nèi)）。求：

（1）豎直桿角速度ω為多大時(shí)，小球恰離開(kāi)豎直桿?
（2）輕繩a的張力Fa與豎直桿轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度ω之間的關(guān)系。

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：計(jì)算題

（15分）如圖所示，現(xiàn)在有一個(gè)小物塊，質(zhì)量為m=80g，帶上正電荷q=210－4C。與水平的軌道之間的滑動(dòng)摩擦系數(shù)m =0.2，在一個(gè)水平向左的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，E=103V/m，在水平軌道的末端N處，連接一個(gè)光滑的半圓形軌道，半徑為R=40cm，取g =10m/s2，求：

（1）小物塊恰好運(yùn)動(dòng)到軌道的最高點(diǎn)，那么小物塊應(yīng)該從水平哪個(gè)位置釋放？
（2）如果在上小題的位置釋放小物塊，當(dāng)它運(yùn)動(dòng)到P（軌道中點(diǎn)）點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的壓力等于多少？

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：計(jì)算題

一工件置于水平地面上，其AB段為一半徑R＝1.0 m的光滑圓弧軌道，BC段為一長(zhǎng)度L＝0.5 m的粗糙水平軌道，二者相切于B點(diǎn)，整個(gè)軌道位于同一豎直平面內(nèi)，P點(diǎn)為圓弧軌道上的一個(gè)確定點(diǎn)．一可視為質(zhì)點(diǎn)的物塊，其質(zhì)量m＝0.2 kg，與B、C間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ1＝0.4.工件質(zhì)量M＝0.8 kg，與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ2＝0.1.(取g＝10 m/s2)
 
(1)若工件固定，將物塊由P點(diǎn)無(wú)初速度釋放，滑至C點(diǎn)時(shí)恰好靜止，求P、C兩點(diǎn)間的高度差h；
(2)若將一水平恒力F作用于工件，使物塊在P點(diǎn)與工件保持相對(duì)靜止，一起向左做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，求F的大小

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：計(jì)算題

質(zhì)量為m=1kg的小物塊輕輕放在水平勻速運(yùn)動(dòng)的傳送帶上的P點(diǎn)，隨傳送帶運(yùn)動(dòng)到A點(diǎn)后水平拋出，小物塊恰好無(wú)碰撞的沿圓弧切線從B點(diǎn)進(jìn)入豎直光滑的圓孤軌道下滑．B、C為圓弧的兩端點(diǎn)，其連線水平．已知圓弧半徑R=1.0m圓弧對(duì)應(yīng)圓心角θ=106°，軌道最低點(diǎn)為O，A點(diǎn)距水平面的高度h=0.8m，小物塊離開(kāi)C點(diǎn)后恰能無(wú)碰撞的沿固定斜面向上運(yùn)動(dòng)，0.8s后經(jīng)過(guò)D點(diǎn)，物塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ1=（g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8）試求：

（1）小物塊離開(kāi)A點(diǎn)時(shí)的水平初速度v1．
（2）小物塊經(jīng)過(guò)O點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的壓力．
（3）假設(shè)小物塊與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ2=0.3，傳送帶的速度為5m/s，則PA間的距離是多少？
（4）斜面上CD間的距離．

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：計(jì)算題

如圖所示，A為位于一定高度處的質(zhì)量為m的小球，B為位于水平地面上的質(zhì)量為M的長(zhǎng)方形空心盒子，盒子足夠長(zhǎng)，且M = 2m，盒子與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)=0.2．盒內(nèi)存在著某種力場(chǎng)，每當(dāng)小球進(jìn)入盒內(nèi)，該力場(chǎng)將同時(shí)對(duì)小球和盒子施加一個(gè)大小為F=Mg、方向分別豎直向上和向下的恒力作用；每當(dāng)小球離開(kāi)盒子，該力F同時(shí)立即消失．盒子的上表面開(kāi)有一系列略大于小球的小孔，孔間距滿足一定的關(guān)系，使得小球進(jìn)出盒子的過(guò)程中始終不與盒子接觸．當(dāng)小球A以v=1m/s的速度從孔1進(jìn)入盒子的瞬間，盒子B恰以v0=6m/s的速度向右滑行．取重力加速度g=10m/s2，小球恰能順次從各個(gè)小孔進(jìn)出盒子．試求：

（1）小球A從第一次進(jìn)入盒子到第二次進(jìn)入盒子所經(jīng)歷的時(shí)間；
（2）盒子上至少要開(kāi)多少個(gè)小孔，才能保證小球始終不與盒子接觸；
（3）從小球第一次進(jìn)入盒子至盒子停止運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，盒子通過(guò)的總路程．

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：計(jì)算題

如圖所示， 和為固定在絕緣水平面上兩平行光滑金屬導(dǎo)軌，導(dǎo)軌左端間接有阻值為=導(dǎo)線；導(dǎo)軌右端接有與水平軌道相切、半徑內(nèi)壁光滑的半圓金屬軌道。導(dǎo)軌間距，電阻不計(jì)。導(dǎo)軌所在平面區(qū)域內(nèi)有豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。導(dǎo)軌上長(zhǎng)度也為、質(zhì)量、電阻=的金屬棒以=速度進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域，離開(kāi)磁場(chǎng)區(qū)域后恰好能到達(dá)半圓軌道的最高點(diǎn)，運(yùn)動(dòng)中金屬棒始終與導(dǎo)軌保持良好接觸。已知重力加速度=。求：

（1）金屬棒剛滑出磁場(chǎng)右邊界時(shí)的速度的大��；
（2）金屬棒滑過(guò)磁場(chǎng)區(qū)的過(guò)程中，導(dǎo)線中產(chǎn)生的熱量。

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：計(jì)算題

如圖所示，在水平地面上固定一傾角θ＝37°、表面光滑且足夠長(zhǎng)的斜面體，物體A以v1＝6m/s的初速度沿斜面上滑，同時(shí)在物體A的正上方，有一物體B以某一初速度水平拋出．如果當(dāng)A上滑到最高點(diǎn)時(shí)恰好被B物體擊中．（A、B均可看作質(zhì)點(diǎn)，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，取g＝10m/s2）求：

（1）物體A上滑到最高點(diǎn)所用的時(shí)間t；
（2）物體B拋出時(shí)的初速度v2；
（3）物體A、B間初始位置的高度差h．

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