（10分）一端彎曲的光滑絕緣桿ABD固定在豎直平面上，如圖所示，AB段水平，BD段是半徑為R的半圓弧，有一電荷量為Q的正點(diǎn)電荷固定在圓心O點(diǎn)。一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電小環(huán)套在光滑絕緣桿上，在大小為F的水平恒力作用下從C點(diǎn)由靜止開始運(yùn)動(dòng)，到B點(diǎn)時(shí)撤去恒力，小環(huán)繼續(xù)運(yùn)動(dòng)到達(dá)D點(diǎn)，已知CB間距為4R/3。（提示：根據(jù)電磁學(xué)有關(guān)知識(shí)，在某一空間放一電荷量為Q的正點(diǎn)電荷，則距離點(diǎn)電荷為r的某點(diǎn)的電勢(shì)為，其中k為靜電力常量，設(shè)無(wú)窮遠(yuǎn)處電勢(shì)為零）。

（1）定性說(shuō)明從C運(yùn)動(dòng)到D過(guò)程小環(huán)的電勢(shì)能如何變化
（2）小環(huán)在C點(diǎn)時(shí)加速度為多大
（3）求水平恒力F的最小值。
（1）從C運(yùn)動(dòng)到B過(guò)程電勢(shì)能增大；從B運(yùn)動(dòng)到D過(guò)程電勢(shì)能不變。
（2）
（3）

試題分析：（1）從C運(yùn)動(dòng)到B過(guò)程電場(chǎng)力對(duì)小環(huán)做負(fù)功，電勢(shì)能增大； （1分）
從B運(yùn)動(dòng)到D過(guò)程電場(chǎng)力不做功，電勢(shì)能不變。     （1分）
（2）對(duì)小環(huán)受力分析如圖，由牛頓第二定律，小環(huán)在C點(diǎn)時(shí)加速度a滿足

         （3分）
        （1分）
（3）小環(huán)剛好運(yùn)動(dòng)到達(dá)D點(diǎn)，水平恒力F的最小
C、D兩點(diǎn)的電勢(shì)差 （1分）
從C運(yùn)動(dòng)到D過(guò)程中由動(dòng)能定理
         （2分）
解得水平恒力F的最小值           （1分）
練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來(lái)源：不詳 題型：計(jì)算題

如圖所示，質(zhì)量為M=400g的鐵板固定在一根輕彈簧上方，鐵板的上表面保持水平。彈簧的下端固定在水平面上，系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)。在鐵板中心的正上方有一個(gè)質(zhì)量為m=100g的木塊，從離鐵板上表面高h(yuǎn)=80cm處自由下落。木塊撞到鐵板上以后不再離開，兩者一起開始做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。木塊撞到鐵板上以后，共同下降了l1=2.0cm時(shí)刻，它們的共同速度第一次達(dá)到最大值。又繼續(xù)下降了l2=8.0cm后，它們的共同速度第一次減小為零。空氣阻力忽略不計(jì)，重力加速度取g=10m/s2。求：

⑴ 若彈簧的彈力跟彈簧的形變量成正比，比例系數(shù)叫做彈簧的勁度，用k表示．求本題中彈簧的勁度k；
⑵ 從木塊和鐵板共同開始向下運(yùn)動(dòng)到它們的共同速度第一次減小到零的過(guò)程中，彈簧的彈性勢(shì)能增加了多少？
⑶在振動(dòng)過(guò)程中，鐵板對(duì)木塊的彈力的最小值N是多少？

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科目：高中物理 來(lái)源：不詳 題型：單選題

如圖所示，在光滑的水平面上，在水平拉力F的作用下小車向右加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，物塊M相對(duì)小車靜止于豎直車廂壁上，當(dāng)作用在小車上的水平拉力F增大時(shí)，（   ）
A．M所受摩擦力增大
B．車廂壁對(duì)物塊的彈力變大
C．物塊不能相對(duì)于車靜止
D．M所受的摩擦力不變

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科目：高中物理 來(lái)源：不詳 題型：單選題

如圖所示，兩個(gè)半徑相同的半圓形光滑軌道置于豎直平面內(nèi)，左右兩端點(diǎn)等高，分別處于沿水平方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)中.兩個(gè)相同的帶正電小球同時(shí)從兩軌道左端最高點(diǎn)由靜止釋放.M、N為軌道的最低點(diǎn)，則下列說(shuō)法中正確的是（    ）
A．兩個(gè)小球到達(dá)軌道最低點(diǎn)的速度vM<vN
B．兩個(gè)小球第一次經(jīng)過(guò)軌道最低點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的壓力FM>FN
C．小球第一次到達(dá)M點(diǎn)的時(shí)間大于小球第一次到達(dá)N點(diǎn)的時(shí)間
D．在磁場(chǎng)中小球能到達(dá)軌道的另一端最高處，在電場(chǎng)中小球不能到達(dá)軌道另一端最高處

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科目：高中物理 來(lái)源：不詳 題型：單選題

如圖所示，兩個(gè)質(zhì)量分別為m1＝2kg、m2＝3kg的物體A、B置于光滑的水平面上，中間用輕質(zhì)彈簧連接．兩個(gè)大小分別為F1＝30 N、F2＝20N的水平拉力分別作用在A、B上，穩(wěn)定后．

A．彈簧的彈力大小為30N
B．彈簧的彈力大小為26N
C．在突然撤去F2后的瞬間，A的加速度大小為5m/s2   
D．在突然撤去F1后的瞬間，A的加速度大小為13m/s2

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科目：高中物理 來(lái)源：不詳 題型：計(jì)算題

（12分）如圖所示，光滑曲面AB與水平地面BC相切于B，豎直光滑半圓軌道CD與水平地面BC切于C，已知圓軌道半徑為R，BC長(zhǎng)為4R，且表面粗糙，一滑塊從AB軌道上距地面4R高度處由靜止釋放，之后能夠通過(guò)圓軌道的最高點(diǎn)D，且對(duì)D處的壓力為0，求：

（1）若從曲面上距地2R高度處無(wú)初速釋放滑塊，滑塊將停在何處；
（2）若使滑塊通過(guò)D處后水平拋出，剛好擊中地面上的B點(diǎn)，應(yīng)從AB軌道上離地面多高處由靜止釋放滑塊．

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科目：高中物理 來(lái)源：不詳 題型：單選題

如圖甲所示，旋臂式起重機(jī)的旋臂保持不動(dòng)，可沿旋臂“行走”的天車有兩個(gè)功能，一是吊著貨物沿豎直方向運(yùn)動(dòng)，而是吊著貨物沿旋臂水平運(yùn)動(dòng)，現(xiàn)天車吊著貨物正在沿水平方向向右勻速行駛，同時(shí)又啟動(dòng)天車上的起吊電動(dòng)機(jī)，使貨物沿豎直方向做勻加速運(yùn)動(dòng)，此時(shí)，我們站在地面上觀察到貨物運(yùn)動(dòng)的軌跡可能是圖乙中的(    )

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科目：高中物理 來(lái)源：不詳 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：不詳 題型：計(jì)算題

(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？

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