【題目】如圖所示，四分之一光滑絕緣圓弧軌道AP和水平絕緣傳送帶PC固定在同一豎直平面內(nèi)，圓弧軌道的圓心為o，半徑為R，傳送帶PC之間的距離為L,沿逆時針方向的運動速度v=．在PO的右側(cè)空間存在方向豎直向下的勻強電場。一質(zhì)量為m、電荷量為+q的小物體從圓弧頂點A由靜止開始沿軌道下滑，恰好運動到C端后返回。物體與傳送帶間的動摩擦因數(shù)為，不計物體經(jīng)過軌道與傳送帶連接處P時的機械能損失,重力加速度為g

（1）求物體下滑到P點時，物體對軌道的壓力F

（2）求物體返回到圓弧軌道后，能上升的最大高度H[

（3）若在PO的右側(cè)空間再加上方向垂直于紙面向里、磁感應強度為B的水平勻強磁場 (圖中未畫出），物體從圓弧頂點A靜止釋放,運動到C端時的速度為，試求物體在傳送帶上運動的時間t。

【答案】(1) N="3mg" (2)(3)

【解析】

試題(1)設(shè)物體滑到P端時速度大小為，物體從A端運動到P端的過程中，機械能守恒

解得：

設(shè)物體滑到P端時受支持力為N，根據(jù)牛頓第二定律

解得：N=3mg

設(shè)物體滑到P端時對軌道壓力為F，要把牛頓第三定律

F=N=3mg

（2）物體到達C端以后受滑動摩擦力，向左做初速度為0的勻加速運動，設(shè)向左運動距離為x時物體與皮帶速度相同，設(shè)物體受到的摩擦力為f，則：

mgR

物體從皮帶的P端滑到C端摩擦力做功

解得：

即物體在皮帶上向左做勻加速運動一半皮帶長度后，與皮帶同速向左運動，即再次到達P點時的速度大小是V

根據(jù)機械能守恒定律，設(shè)在斜面上上升的高度H，則

解得：

（3）設(shè)電場強度為E，在無磁場物體從A端運動到C端的過程中，根據(jù)動能定理有

解得

在有磁場情況下物體從P端運動到C端的過程中，設(shè)任意時刻物體速度為v，取一段短的含此時刻的時間，設(shè)在此時間段內(nèi)的速度改變量為（取水平向右為正方向），根據(jù)牛頓第二定律，有

兩邊同時乘以再對兩邊求和

而

而

以上結(jié)果代入上式，得：

化簡得

練習冊系列答案
相關(guān)習題

科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】在“探究彈力與彈簧伸長量的關(guān)系”的實驗中，某實驗小組將不同數(shù)量的鉤碼依次掛在豎直懸掛的彈簧下端，進行了相關(guān)的測量。根據(jù)所測數(shù)據(jù)，他們利用描點法作出了所掛鉤碼的總重力G與彈簧長度L的關(guān)系圖像（如圖）。請根據(jù)圖像回答以下問題：

（1）彈簧的原長為__________m。

（2）彈簧的勁度系數(shù)為_____________________N/m。

（3）關(guān)于該實驗，以下說法錯誤的是___________。

A. 彈簧被拉伸時，不能超出它的彈性限度

B. 用懸掛鉤碼的方法給彈簧施加拉力時，應保證彈簧豎直懸掛

C. 測量彈簧長度L時，應保證彈簧和鉤碼均處于平衡狀態(tài)

D. 實驗可得出的結(jié)論是：彈簧的彈力與彈簧長度L成正比

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖為“探究物體的加速度與質(zhì)量和受力的關(guān)系”的實驗裝置。沙和沙桶的質(zhì)量為m，小車和砝碼的質(zhì)量為M。實驗中將沙和沙桶的重力作為細線對小車的拉力。

（1）實驗前，在進行平衡摩擦力的操作時，下列注意事項正確的是

A．應該讓小車連接紙帶并穿過打點計時器

B．必須讓小車連接沙桶

C．紙帶和沙桶都應連接

D．紙帶和沙桶都不能連接

（2）現(xiàn)保持沙和沙桶的總質(zhì)量m不變，改變小車和砝碼的總質(zhì)量M，探究加速度和質(zhì)量的關(guān)系。如圖是某次實驗中打出的一條紙帶，交變電流的頻率為50Hz，每隔4個點選一個計數(shù)點，則小車的加速度為____m/s2（保留兩位有效數(shù)字）。通過實驗得到多組加速度a、質(zhì)量M的數(shù)據(jù)，為了方便準確地研究二者關(guān)系，一般選用縱坐標為加速度a，則橫坐標為__ __（填M或）。

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】一只小船在靜水中的速度為5m/s,它要渡過一條寬為50m的河，河水流速為4m/s，則

A. 這只船過河位移不可能為50m

B. 這只船過河時間不可能為10s

C. 若河水流速改變，船過河的最短時間一定不變

D. 若河水流速改變，船過河的最短位移一定不變

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，兩列簡諧橫波分別沿 x 軸正方向和負方向傳播，兩波源分別位于 x= -0.2m 和 x=1.2m 處，兩列波的速度均為 v=0.4m/s，兩列波的振幅均為 2cm．圖示為 t=0 時刻兩 列波的圖象（傳播方向如圖所示），此刻平衡位置處于 x=0.2m 和 x=0.8m 的 P、Q 兩質(zhì)點剛開始振動．質(zhì)點 M 的平衡位置處于 x=0.5m 處，下列說 法正確的是 ．

A. 兩列波的周期均為 1s

B. 在 t=0.75s 時刻，質(zhì)點 P、Q 都運動到 M 點

C. 質(zhì)點 M 的起振方向沿 y 軸負方向

D. 在 t=2s 時刻，質(zhì)點 M 的縱坐標為-2cm

E. 在 0~2s 這段時間內(nèi)質(zhì)點 M 通過的路程為 20cm

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示電路中，電源電壓U恒定，由于某元件出現(xiàn)故障，使燈L1變亮，燈L2不亮，其原因可能是（ ）

A. R1斷路 B. R2斷路 C. R2短路 D. R1短路

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】某條直線電場線上有O,A,B,C四個點，相鄰兩點間距離均為d，以O點為坐標原點，沿電場強度方向建立x軸，該電場線上各點電場強度E隨x的變化規(guī)律如圖所示。一個帶電量為+q（q>0）的粒子，從O點由靜止釋放，僅考慮電場力作用。則（）

A. 若O點的電勢為零，則A點的電勢為

B. 粒子A到B做勻速直線運動

C. 粒子運動到B點時動能為

D. 粒子在OA段電勢能變化量等于BC段電勢能變化量

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示的裝置可用來驗證機械能守恒定律，擺錘A拴在長為L的輕繩一端，輕繩另一端固定在O點，在A上放一個質(zhì)量很小的小鐵塊，現(xiàn)將擺錘拉起，使繩與豎直方向成θ角，由靜止開始釋放擺錘，當其到達最低位置時，受到豎直擋板P的阻擋而停止運動，之后鐵塊將飛離擺錘做平拋運動。

(1)為了驗證擺錘在運動過程中機械能守恒，必須求出擺錘在最低點的速度。為了求出這一速度，還應測量的物理量有__________。

(2)用測得的物理量表示擺錘在最低點的速度v＝__________。

(3)用已知的和測得的物理量表示擺錘在運動過程中機械能守恒的關(guān)系式為__________。

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖甲所示物體置于某固定的斜面上，與斜面間動摩擦因數(shù)為μ。對物體施加水平向右大小變化的外力F，保持物體沿斜面向下做加速運動，加速度a隨外力F變化的關(guān)系如圖乙所示，物體不脫離斜面的條件是，若重力加速度，最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，根據(jù)圖乙中所提供的信息經(jīng)過分析計算可以求出：

A. 物體的質(zhì)量

B. 斜面傾角的正弦值

C. 物體運動6s的位移

D. 加速度為6m/s2時物體對斜面的壓力

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