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    (8分).如图，一绝缘细圆环半径为r，环面处于水平面内，场强为E的匀强电场与圆环平面平行.环上穿有一电量为+q、质量为m的小球，可沿圆环做无摩擦的圆周运动.若小球经A点时速度的方向恰与电场垂直，且圆环与小球间沿水平方向无力的作用(设地球表面重力加速度为g).则：

    (1)小球经过A点时的速度大小vA是多大？
    (2)当小球运动到与A点对称的B点时，小球的速度是多大？圆环对小球的作用力大小是多少？
    (3)若Eq=mg，小球的最大动能为多少？

    (1)   (2)     (3)

    解析试题分析：（1）小球在水平面内沿圆环作圆周运动，由题意，在A点电场力提供向心力，则有：
    …①
    解得：…②
    （2）球从A到B点的过程中，由动能定理得：…③
    解得：…④
    球在B点受到圆环作用力F的水平分力为Fx，则：即Fx=6qE…⑤
    又圆环对球作用力F的竖直分力大小等于小球的重力，所以：…⑥
    （3）若，由qE=mg．由于球只受到重力和电场力的作用，并且重力和电场力的大小相等，当两个力的合力沿半径向外时，如图所示经过D点时，

    动能最大，CD与竖直方向的夹角为45°，根据动能定理得：
    从A→B：
    解得球最大动能为．
    考点：考查动能定理和向心力公式在圆周运动中的应用．

    练习册系列答案
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    科目：高中物理 来源： 题型：计算题

    滑板运动是极限运动的鼻祖，许多极限运动项目均由滑板项目延伸而来。如图是滑板运动的轨道，BC和DE是两段光滑圆弧形轨道，BC段的圆心为O点，圆心角为60º，半径OC与水平轨道CD垂直，水平轨道CD段粗糙且长8m。一运动员从轨道上的A点以3m/s的速度水平滑出，在B点刚好沿轨道的切线方向滑入圆弧轨道BC，经CD轨道后冲上DE轨道，到达E点时速度减为零，然后返回。已知运动员和滑板的总质量为60kg，B、E两点与水平面CD的竖直高度为h和H，且h=2m，H=2.8m，取。求：

    （1）运动员从A运动到达B点时的速度大小；
    （2）轨道CD段的动摩擦因数；
    （3）通过计算说明，第一次返回时，运动员能否回到B点？如能，请求出回到B点时速度的大小；如不能，则最后停在何处？

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    科目：高中物理 来源： 题型：计算题

    在物理学上，常利用测定带电粒子的受力情况来确定复合场中场强的大小和方向。如图所示，在立方体区域内存在待测定的匀强电场和匀强磁场，在其左侧分别是加速电场和速度选择器，用于获取特定速度的带电粒子。装置中，灯丝A接入电源后发出电子，P为中央带小圆孔的竖直金属板，在灯丝A和金属板P之间接入电源甲，使电子加速；在间距为d的水平正对金属板C、D间接入电源乙，在板间形成匀强电场。C、D间同时存在垂直纸面向外、大小为 B0的匀强磁场（左右宽度与两板相同）。现将电源甲、乙的输出电压分别调到U1、U2，使电子沿直线运动进入待测区域，如图中虚线所示。电子质量为m、电量为e，重力不计，从灯丝出来的电子初速不计，整个装置置于真空室内。

    （1）用笔画线代替导线将电源甲、乙接人装置，以满足题中要求；
    （2）求电子从P板出来的速度v0及U1、U2。满足的关系式；
    （3）调节U1、U2使电子以不同的速度大小沿+X轴进入待测区域，测得电子刚连入时受力大小均为F，由此，你能推测出待测区域中电场或磁场的什么信息？
    （4）保持电子进入待测区域的速度大小仍为V0，转动待测区域（转动中电场、磁场相对坐标轴的方向不变），使电子沿Y轴或Z轴方向射入。测得电子刚射入时受力大小如下表所示，根据表中信息又能推测出待测区域中电场或磁场的什么信息？

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    科目：高中物理 来源： 题型：计算题

    （18分）如图，匀强磁场垂直铜环所在的平面，导体棒a的一端固定在铜环的圆心O处，另一端紧贴圆环，可绕O匀速转动．通过电刷把铜环、环心与两竖直平行金属板P、Q连接成如图所示的电路，R1、R2是定值电阻．带正电的小球通过绝缘细线挂在两板间M点，被拉起到水平位置；合上开关K，无初速度释放小球，小球沿圆弧经过M点正下方的N点到另一侧．
    已知：磁感应强度为B；a的角速度大小为ω，长度为l，电阻为r；R1=R2=2r，铜环电阻不计；P、Q两板间距为d；带电的质量为m、电量为q；重力加速度为g．求：
    （1）a匀速转动的方向；
    （2）P、Q间电场强度E的大小；
    （3）小球通过N点时对细线拉力T的大小．

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    科目：高中物理 来源： 题型：计算题

    如图所示，倾角为θ＝30°的斜面固定在地面上，物体A与斜面间的动摩擦因数为μ＝，轻弹簧下端固定在斜面底端，弹簧处于原长时上端位于B点，开始时物体A到B的距离为L＝1 m，现给A一个沿斜面向下的初速度v0＝2 m/s，使物体A开始沿斜面向下运动，物体A将弹簧压缩到最短后又恰好被弹回到B点，取g＝10 m/s2(不计空气阻力)，求：

    (1)物体A第一次运动到B点时的速度大小．
    (2)弹簧的最大压缩量．

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    科目：高中物理 来源： 题型：计算题

    (18分)玩具小车连同固定在小车上的水平皮带运输机总质量M=2kg，静止在光滑水平面上；皮带顺时针转动，相对小车的速度保持为=3m/s；可视为质点的带正电小物块质量m＝1kg，电荷量q=0.01C，以水平初速＝9m/s从皮带左端滑上皮带；皮带与小物块间动摩擦因数＝0.8，设整个装置绝缘，小物块在运动过程中q保持不变，g取10m/s2。

    （1）若皮带足够长，求小物块刚滑上传送带时，物块、小车的加速度大小？小车最终能达到最大速度？
    （2）小车右侧足够远处有一内壁光滑、绝缘的竖直圆形轨道，其半径R="0.25m" 。轨道最下端C点与AB等高，C点处有一小缺口，可以让绝缘小物块射入圆形轨道内。小物块以＝5m/s的速度从C处的小缺口冲入圆轨道，在其冲入瞬间，轨道所在空间立即施加一竖直方向的匀强电场。若要使小物块不脱离圆轨道，则匀强电场的大小与方向应满足什么条件？

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    科目：高中物理 来源： 题型：计算题

    如图所示，质量m的小物块从高为h的坡面顶端由静止释放，滑到粗糙的水平台上，滑行距离l后，以v =" 1" m/s的速度从边缘O点水平抛出，击中平台右下侧挡板上的P点．以O为原点在竖直面内建立如图所示的平面直角坐标系，挡板形状满足方程 （单位：m），小物块质量m =" 0.4" kg，坡面高度h =" 0.4" m，小物块从坡面上滑下时克服摩擦力做功1 J，小物块与平台表面间的动摩擦因数μ = 0.1，g =" 10" m/s2．求

    （1）小物块在水平台上滑行的距离l ；
    （2）P点的坐标．

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    科目：高中物理 来源： 题型：计算题

    （10分）如图21所示，两根金属平行导轨MN和PQ放在水平面上，左端向上弯曲且光滑，导轨间距为L，电阻不计。水平段导轨所处空间有两个有界匀强磁场，相距一段距离不重叠，磁场Ⅰ左边界在水平段导轨的最左端，磁感强度大小为B，方向竖直向上；磁场Ⅱ的磁感应强度大小为2B，方向竖直向下。质量均为m、电阻均为R的金属棒a和b垂直导轨放置在其上，金属棒b置于磁场Ⅱ的右边界CD处。现将金属棒a从弯曲导轨上某一高处由静止释放，使其沿导轨运动。设两金属棒运动过程中始终与导轨垂直且接触良好。
    （1）若水平段导轨粗糙，两金属棒与水平段导轨间的最大摩擦力均为mg，将金属棒a从距水平面高度h处由静止释放。求：
    ?金属棒a刚进入磁场Ⅰ时，通过金属棒b的电流大小；
    ?若金属棒a在磁场Ⅰ内运动过程中，金属棒b能在导轨上保持静止，通过计算分析金属棒a释放时的高度h应满足的条件；
    （2）若水平段导轨是光滑的，将金属棒a仍从高度h处由静止释放，使其进入磁场Ⅰ。设两磁场区域足够大，求金属棒a在磁场Ⅰ内运动过程中，金属棒b中可能产生焦耳热的最大值。

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    科目：高中物理 来源： 题型：计算题

    （10分）如图所示，一根长为1.8m，可绕轴在竖直平面内无摩擦转动的细杆AB，两端分别固定质量1kg相等的两个球，已知OB=0.6m。现由水平位置自由释放，求：

    （1）轻杆转到竖直位置时两球的速度？
    （2）轻杆转到竖直位置时轴O受到杆的力是多大？
    （3）求在从A到A’的过程轻杆对A球做的功？

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