(16分)如图所示，ABDO是处于竖直平面内的光滑轨道，AB是半径R＝15m的四分之一圆周轨道，半径OA处于水平位置，BDO是直径为15m的半圆轨道，D为BDO轨道的中央，一个小球P从A点的正上方距水平半径OA高H处自由落下，沿竖直平面内的轨道通过D点时对轨道的压力等于其重力的
倍，试求：
⑴高度H的大小；
⑵讨论此球能否到达BDO轨道的O点，并说明理由；
⑶小球沿轨道运动后再次落到轨道上的速度的大小和方向。
⑴H＝10m；⑵能到达O点；⑶v＝17.3m/s，方向与水平方向成夹角θ＝arctan
解析试题分析：⑴设小球通过D点时的速度为vD，此时轨道对小球的弹力提供了小球做圆周运动的向心力，根据牛顿第二定律有：
＝
①
小球从P点运动至D点的过程中，根据动能定理有：mg(H＋
)＝
－0 ②
由①②式联立解得：H＝
＝10m ③
⑵设小球能沿圆轨道运动至O点，速度为v0，根据动能定理有：mgH＝
－0 ④
由③④式联立解得：v0＝
＝
m/s ⑤
假设小球恰好通过圆轨道最高点O的速度为vC，根据牛顿第二定律有：mg＝
解得：vC＝
＝
m/s＜m/s，所以，小球能够到达BDO轨道的O点
⑶小球通过O点后做平抛运动，设经过时间t落到AB圆弧轨道上，根据平抛运动规律可知，小球在水平方向通过的位移为：x＝v0t ⑥
在竖直方向通过的位移为：y＝
⑦
显然x、y满足圆轨迹方程：x2＋y2＝R2 ⑧
由⑤⑥⑦⑧式联立，并代入数据解得：t＝1s
所以小球再次落到轨道上的速度大小为：v＝
＝
m/s＝17.3m/s
方向与水平方向间的夹角为：θ＝arctan
＝arctan
考点：本题主要考查了平抛运动规律、圆周运动向心力、牛顿第二定律、动能定理(或机械能守恒定律)的应用问题，属于中档偏高题。
新课标阶梯阅读训练系列答案
口算心算速算应用题系列答案科目：高中物理 来源： 题型：计算题
如图甲所示，电荷量为q=1×10-4C的带正电的小物块置于绝缘水平面上，所在空间存在方向沿水平向右的电场，电场强度E的大小与时间的关系如图乙所示，物块运动的速度v与时间t的关系如图丙所示，取重力加速度g=10m/s2．求：
（1）物体的质量m;（2）物块与水平面间的动摩擦因数μ;（3）前4s内电场力做的功。
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科目：高中物理 来源： 题型：计算题
（15分）如图所示，ABDO是固定在竖直平面内的轨道，AB是一光滑弧形轨道，OA处于水平位置，BDO是半径为
的粗糙半圆轨道，AB和BDO相切于B点．质量为
的小球P（可视作质点）从A点的正上方距OA所在水平面高
处自由落下，沿竖直平面内的轨道运动恰好通过O点．已知重力加速度为
。求：
（1）小球进入BDO轨道时对B点的压力；
（2）球经过BDO轨道克服摩擦力做功．
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科目：高中物理 来源： 题型：计算题
如图所示， 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＝2.5m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＝ 6 ×105 V/m；质量为m = 4×10－3 kg、带电量q = +1×10－8C的小环套在轨道上，小环与轨道AD段之间存在摩擦且动摩擦因数处处相同，小环与轨道其余部分的摩擦忽略不计，现使小环在D点获得某一初速度沿轨道向左运动，若小环在轨道上可以无限循环运动，且小环每次到达圆弧上的A点时，对圆轨道刚好均无压力．求：
（1）小环通过A点时的速度多大；
（2）小环与AD段间的动摩擦因数μ；
（3）小环运动到D点时的速度多大．
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科目：高中物理 来源： 题型：计算题
如图所示，一个
圆弧形光滑细圆管轨道ABC，放置在竖直平面内，轨道半径为R，在A点与水平地面AD相接，地面与圆心O等高，MN是放在水平地面上长为3R、厚度不计的垫子，左端M正好位于A点．将一个质量为m、直径略小于圆管直径的小球从A处管口正上方某处由静止释放，不考虑空气阻力．
（1）若小球从C点射出后恰好能打到垫子的M端，则小球经过C点时对管的作用力大小和方向如何？
（2）欲使小球能通过C点落到垫子上，小球离A点的最大高度是多少？
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科目：高中物理 来源： 题型：计算题
静电场方向平行于x轴，其电势φ随x的分布可简化为如图所示的折线，图中φ0和L为已知量。一个带负电的粒子在电场中以x=0为中心、沿x轴方向做周期性运动。已知该粒子质量为m、电荷量为-q，其动能与电势能之和为-E0(0<E0<qφ0)。忽略重力。求：
（1）粒子的运动区间；
（2）粒子的运动周期。
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科目：高中物理 来源： 题型：计算题
（15分）如图所示，A、B、C是半径R=5m的圆筒上一圆的三点，O为其圆心，AC垂直OB。在圆O平面加一场强E=2.5×103V/m、水平向右、宽度与直径相同的匀强电场。现通过圆筒上唯一的小孔A沿AC直径射入速率为v的一带电粒子S，粒子质量m=2.5×10-7kg、电量q=1.0×10-7C，粒子S恰好能沿曲线直接运动到B点（不计粒子重力和粒子间的相互作用），求：
(1)粒子S的速率v为多大；
(2)若粒子S与筒壁的碰撞是弹性的（粒子S沿半径方向的分速度碰撞后反向、速度大小不变；垂直半径方向的分速度碰撞后不变），则粒子S在圆筒中运动的总时间是多少。
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科目：高中物理 来源： 题型：计算题
(14分)如图甲，在水平地面上固定一倾角为θ的光滑斜面，一劲度系数为k的绝缘轻质弹簧的一端固定在斜面底端，整根弹簧处于自然状态。一质量为m的滑块从距离弹簧上端为s0处由静止释放，设滑块与弹簧接触过程中没有机械能损失，弹簧始终处在弹性限度内，重力加速度大小为g。
（1）求滑块从静止释放到与弹簧上端接触瞬间所经历的时间t1
（2）若滑块在沿斜面向下运动的整个过程中最大速度大小为vm，求滑块从静止释放到速度大小为vm过程中弹簧的弹力所做的功W
（3）从滑块静止释放瞬间开始计时，请在乙图中画出滑块在沿斜面向下运动的整个过程中速度与时间关系图象。图中横坐标轴上的t1、t2及t3分别表示滑块第一次与弹簧上端接触、第一次速度达到最大值及第一次速度减为零的时刻，纵坐标轴上的v1为滑块在t1时刻的速度大小，vm是题中所指的物理量。（本问不要求写出计算过程）
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科目：高中物理 来源： 题型：计算题
如图，细绳一端系着质量M=0.6kg的物体，静止在水平面，另一端通过光滑小孔吊着质量m=0.3kg的物体，M的中点与圆孔距离为0.2m，并知M和水平面的最大静摩擦力因数为μ=
，现使此平面绕中心轴线转动，问角速度w在什么范围m会处于静止状态？(g取10m/s2)
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