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    （20分）
    如图15所示，固定在上、下两层水平面上的平行金属导轨、和、间距都是，二者之间固定有两组竖直半圆形轨道和，两轨道间距也均为，且和的竖直高度均为4R，两组半圆形轨道的半径均为R。轨道的端、端的对接狭缝宽度可忽略不计，图中的虚线为绝缘材料制成的固定支架，能使导轨系统位置固定。将一质量为的金属杆沿垂直导轨方向放在下层导轨的最左端位置，金属杆在与水平成角斜向上的恒力作用下沿导轨运动，运动过程中金属杆始终与导轨垂直，且接触良好。当金属杆通过4R的距离运动到导轨末端位置时其速度大小。金属杆和导轨的电阻、金属杆在半圆轨道和上层水平导轨上运动过程中所受的摩擦阻力，以及整个运动过程中所受空气阻力均可忽略不计。
    （1）已知金属杆与下层导轨间的动摩擦因数为，求金属杆所受恒力F的大小；
    （2）金属杆运动到位置时撤去恒力F，金属杆将无碰撞地水平进入第一组半圆轨道和，又在对接狭缝和处无碰撞地水平进入第二组半圆形轨道和的内侧，求金属杆运动到半圆轨道的最高位置时，它对轨道作用力的大小；
    （3）若上层水平导轨足够长，其右端连接的定值电阻阻值为，导轨处于磁感应强度为B、方向竖直向下的匀强磁场中。金属杆由第二组半圆轨道的最高位置处，无碰撞地水平进入上层导轨后，能沿上层导轨滑行。求金属杆在上层导轨上滑行的最大距离。
    （1）
    （2）
    （3）

    （1）金属杆在恒定外力F作用下，沿下层导轨以加速度做匀加速直线运动，
    根据运动学公式有   1分
    将代入，
    可解得   1分
    根据牛顿第二定律，金属杆沿下层轨运动时，在竖直方向和水平方向分别有
       2分
    解得   1分
    （2）设金属杆从位置运动到轨道最高位置时的速度为
    此过程根据机械能守恒定律有    2分
    解得    1分
    设金属杆在位置所受轨道压力为，
    根据牛顿第二定律有    2分
    解得   1分
    由牛顿第三定律可知，金属杆对轨道压力的大小   1分
    （3）经历一段极短的时间，在安培力F1作用下杆的速度由减小到，接着在安培力F2作用下经历一段极短的时间，杆的速度由减小到，再接着在安培力F3作用下经历一段极短的时间，杆的速度由减小到，……再接着在安培力Fn作用下经历一段极短的时间，杆的速度由减小到 
    由动量定理   1分


    ……
     1分
    在每一段极短的时间内，杆的速度、杆上的电动势和安培力都可认为是不变的，
    则时间内，安培力
     1分
    则时间内，安培力
     1分
    则时间内，安培力
     1分
    ……
    冲量累加   1分

      1分

     1分
    解得 1分
    练习册系列答案
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    相关习题

    科目：高中物理 来源：不详 题型：计算题

    （16分）如图所示，一玩滚轴溜冰的小孩(可视作质点)质量为m=30kg，他在左侧平台上滑行一段距离后以3m／s的速度从平台右侧水平滑出，而后恰能无碰撞地沿圆弧切线方向从A点进入竖直面内的光滑侧弧轨道，并沿轨道下滑，A、B为圆弧两端点，其连线水平．对应圆心角为，当小孩通过圆弧最低点时，对轨道的压力大小为915N．(计算中取g=10m／，，)求：
    （1）小孩自滑离平台至进入圆弧轨道所用的时间；
    （2）圆弧轨道的半径。

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    科目：高中物理 来源：不详 题型：计算题

    如图所示，轻弹簧的一端固定在竖直墙上，另一端自由伸长。质量为2m的光滑弧形槽静止在光滑水平面上，底部与水平面平滑连接，让一个质量为m的小球从槽高h处开始自由下滑，小球到水平面后恰能压缩弹簧且被弹簧反弹。槽左侧光滑水平面长度足够。求：
    （1）小球第一次到达水平面时的速度大小；
    （2）从开始运动到小球第一次到水平面过程中，小球对槽做的功；
    （3）小球第一次追上槽后能上升的最大高度？

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    科目：高中物理 来源：不详 题型：计算题

    现有两个宽度为d、质量为m的相同的小物块A、B，一带孔圆环C，其质量为2m，半径为d，它们的厚度均可忽略。一不可伸长的轻质细绳绕过光滑的定滑轮，一端连接A物块，一端穿过圆环C的小孔连接B物块，如图所示。现将A置于水平地面，距滑轮底端3L，BC距水平地面为L，在B的正下方有一深、宽的凹槽。B、C落地后都不再弹起。求A物块上升到最大高度所经历的时间。

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    科目：高中物理 来源：不详 题型：实验题

    如图6-10所示，一粗细均匀的U形管内装有同种液体竖直放置，右管口用盖板A密闭一部分气体，左管口开口，两液面高度差为h，U形管中液柱总长为 4h,去盖板，液体开始流动.当两侧液面恰好相齐时，右侧液面下降的速度大小是____________.

    图6-10

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    科目：高中物理 来源：不详 题型：问答题

    如图7-7-14所示，把质量为0.2 kg的小球放在竖直站立的弹簧上，并把球往下按至A的位置，如图甲所示，迅速松手后，弹簧把球弹起，球升至最高位置C(图丙)，途中经过位置B时弹簧正好处于自由状态(图乙).已知B、A的高度差为0.1 m，C、B的高度差为0.2 m，弹簧的质量和空气的阻力均可忽略.

    图7-7-14
    (1)说出由状态甲至状态丙的能量转化情况，状态甲中弹簧的弹性势能是多少?
    (2)说出由状态乙至状态丙的能量转化情况，状态乙中小球的动能是多少?

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    科目：高中物理 来源：不详 题型：单选题

    如图7-6-7，小球自高h处以初速度v0竖直下抛，正好落在弹簧上，把弹簧压缩后又被弹起.弹簧质量不计，空气阻力不计，则下列说法中正确的是（　　）

    图7-6-7
    A．小球落到弹簧上后立即做减速运动，动能不断减少，但动能与弹性势能总和保持不变
    B．在碰到弹簧后的下落过程中，系统的弹性势能与重力势能之和先变小后变大
    C．在碰到弹簧后的下落过程中，重力势能与动能之和一直减小
    D．小球被弹起后，最高点仍在原出发点

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    科目：高中物理 来源：不详 题型：单选题

    如图所示，小球自a点由静止自由下落，到b点时与弹簧接触，到c点时弹簧被压缩到最短，若不计弹簧质量和空气阻力，在小球由a→b→c的运动过程中
    A．小球在b点时动能最大?B．小球和弹簧总机械能守恒
    C．到c点时小球重力势能的减少量等于弹簧弹性势能的增加量
    D．b→c过程中小球的机械能减少

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    科目：高中物理 来源：不详 题型：单选题



    如图所示，一条长为L的铁链置于光滑水平桌面上．用手按着一端，使另一端长的一段下垂．放开手后使铁链下滑，当铁链完全通过桌边的瞬间时，铁链具有的速率为

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