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    如图甲所示， A、B、C、D为固定于竖直平面内的闭合绝缘轨道，AB段、CD段均为半径R＝1.6 m的半圆，BC、AD段水平，AD＝BC＝8 m．B、C之间的区域存在水平向右的有界匀强电场，场强E＝5×105 V/m.质量为m＝4×10－3kg、带电量q＝＋1×10－8C的小环套在轨道上．小环与轨道AD段的动摩擦因数为μ＝，与轨道其余部分的摩擦忽略不计．现使小环在D点获得沿轨道向左的初速度v0＝4 m/s，且在沿轨道AD段运动过程中始终受到方向竖直向上、大小随速度变化的力F(变化关系如图乙)作用，小环第一次到A点时对半圆轨道刚好无压力．不计小环大小，g取10 m/s2.求：

    （1）小环运动第一次到A时的速度多大？
    （2）小环第一次回到D点时速度多大？
    （3）小环经过若干次循环运动达到稳定运动状态，此时到达D点时速度应不小于多少？

    （1）4m/s　（2）6m/s　（3）2m/s

    解析试题分析：（1）由题意及向心力公式得：  解得
    （2）小物块从D出发，第一次回到D的过程，由动能定理得
    解得
    （3），小环第一次从D到A做匀速运动，
    所以，
    则可知环与杆的摩擦力，
    稳定循环时，每一个周期中损耗的能量应等于补充的能量

    而
    所以稳定循环运动时小环在AD段运动时速度一定要大于等于8 m/s，即到达A点的速度不小于8 m/s
    稳定循环运动时小环从A到D的过程，
    由动能定理得  解得
    达到稳定运动状态时，小环到达D点时速度应不小于2m/s.
    考点：解答本题要分清小环的运动过程及过程中的受力情况与运动性质，再结合动能定理和圆周运动的知识求解．

    练习册系列答案
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    科目：高中物理 来源： 题型：计算题

    如图所示，在竖直平面内有半径为R="0.2" m的光滑1/4圆弧AB，圆弧B处的切线水平，O点在B点的正下方，B点高度为h="0.8" m。在B端接一长为L="1.0" m的木板MN。一质量为m="1.0" kg的滑块，与木板间的动摩擦因数为0.2，滑块以某一速度从N点滑到板上，恰好运动到A点。 (g取10 m/s2)求：

    (1)滑块从N点滑到板上时初速度的速度大小；
    (2)从A点滑回到圆弧的B点时对圆弧的压力；
    (3)若将木板右端截去长为ΔL的一段，滑块从A端静止释放后，将滑离木板落在水平面上P点处，要使落地点P距O点最远，ΔL应为多少？

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    科目：高中物理 来源： 题型：计算题

    (14分)如图所示，固定在水平面上的斜面与水平面的连接处为一极小的光滑圆弧(物块经过Q点时不损失机械能)，斜面与地面是用同种材料制成的。斜面的最高点为P，P距离水平面的高度为h=5m。在P点先后由静止释放两个可视为质点的小物块A和B，A、B的质量均为m=1kg，A与斜面及水平面的动摩擦因数为μ1=0.5，B与斜面及水平面的动摩擦因数为μ2=0.3。A物块从P点由静止释放后沿斜面滑下，停在了水平面上的某处。

    求：
    (1)A物块停止运动的位置距离斜面的直角顶端O点的距离是多少?
    (2)当A物块停止运动后准备再释放B物块时发现它们可能会发生碰撞，为了避免AB碰撞，此时对A另外施加了一个水平向右的外力F，把A物体推到了安全的位置，之后再释放B就避免了AB碰撞。求外力F至少要做多少功，可使AB不相撞?(g取10m/s2，此问结果保留三位有效数字)

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    科目：高中物理 来源： 题型：计算题

    如图所示，一半径为R的绝缘圆形轨道竖直放置，圆轨道最低点B点与一条水平轨道相连，轨道是光滑的，轨道所在空间存在水平向右、场强为E的匀强电场，从水平轨道上的A点由静止释放一质量为m带正电的小球，设A、B间的距离为S。已知小球受到的电场力大小等于小球重力的3/4倍，C点为圆形轨道上与圆心O的等高点。（重力加速度为g）

    （1）若S=2R，求小球运动到C点时对轨道的压力大小；
    （2）为使小球刚好在圆轨道内完成圆周运动，求S的值。

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    科目：高中物理 来源： 题型：计算题

    （10分） 如图所示，一带电平行板电容器水平放置，金属板M上开有一小孔．有A、B、C三个质量均为m、电荷量均为＋q的带电小球（可视为质点），其间用长为L的绝缘轻杆相连，处于竖直状态．已知M、N两板间距为3L，现使A小球恰好位于小孔中，由静止释放并让三个带电小球保持竖直下落，当A球到达N极板时速度刚好为零，求：

    ⑴三个小球从静止开始运动到A球刚好到达N板的过程中，重力势能的减少量；
    ⑵两极板间的电压；
    ⑶小球在运动过程中的最大速率．

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    科目：高中物理 来源： 题型：计算题

    （12分）如图所示，长L＝1.2 m、质量M＝3 kg的木板静止放在倾角为37°的光滑斜面上，质量m＝1 kg、带电荷量q＝＋2.5×10－4 C的物块放在木板的上端，木板和物块间的动摩擦因数μ＝0.1，所在空间加有一个方向垂直斜面向下、场强E＝4.0×104 N/C的匀强电场。现对木板施加一平行于斜面向上的拉力F＝10.8 N。取g＝10 m/s2，斜面足够长。求：

    (1)物块经多长时间离开木板；
    (2)物块离开木板时木板获得的动能；
    (3)物块在木板上运动的过程中，由于摩擦而产生的内能。

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    科目：高中物理 来源： 题型：计算题

    如图所示，有一电子（电荷量为e，质量为m）经电压U0加速后，进入两块间距为d，电压为U的平行金属板间。若电子从两板正中间垂直电场方向射入，且正好能穿过电场，

    求：（1）金属板AB的长度L； （2）电子穿出电场时的动能Ek。

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    科目：高中物理 来源： 题型：计算题

    (8分)如图所示，空间存在水平方向的匀强电场E＝2.0×104N/C，在A处有一个质量为0.3kg的质点，所带电荷量为q=+2.0×10-4C,用一长为L＝600cm的不可伸长的绝缘细线与固定点O连接。AO与电场线平行处于水平状态，取g=10m/s2 .现让该质点在A处静止释放，求：

    （1）质点第一次到达O点正下方时电场力做的功；
    （2）质点第一次到达O点正下方时的速度大小ν。

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    科目：高中物理 来源： 题型：计算题

    （10分）一辆车通过一根跨过定滑轮的绳PQ提升井中质量为m的物体，如图所示．绳的P端拴在车后的挂钩上，Q端拴在物体上．设绳的总长不变，绳的质量、定滑轮的质量和尺寸、滑轮上的摩擦都忽略不计．开始时，车在A点，左右两侧绳都已绷紧并且是竖直的，左侧绳长为H．提升时，车加速向左运动，沿水平方向从A经过B驶向C．设A到B的距离也为H，车过B点时的速度为vB．

    求在车由A移到B的过程中，绳Q端的拉力对物体做的功。

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