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    （10分）有一绝缘的、半径为R的光滑圆轨道固定在竖直平面内，在其圆心处固定一带正电的点电荷，现有一质量为m，带电量也为正电（其电量远小于圆心处的电荷，对圆心处电荷产生的电场影响很小，可忽略）的小球A，圆心处电荷对小球A的库仑力大小为F。开始小球A处在圆轨道内侧的最低处，如图所示。现给小球A一个足够大的水平初速度，小球A能在竖直圆轨道里做完整的圆周运动。

    （1）小球A运动到何处时其速度最小？为什么？
    （2）要使小球A在运动中始终不脱离圆轨道而做完整的圆周运动，小球A在圆轨道的最低处的初速度应满足什么条件？

    （1）小球运动到轨道最高点时速度最小，理由见解析 （2）

    解析试题分析：（1）小球运动到轨道最高点时速度最小       2分
    在圆心处电荷产生的电场中，圆轨道恰好在它的一个等势面上，小球在圆轨道上运动时，库仑力不做功，当小球运动到圆轨道最高处时，其重力对它做的负功最多，此时速度最小。     2分
    （2）在最低点，小球受到的电场力F与重力mg方向相同，小球不会脱离轨道。
    在最高点，小球受到的电场力F与重力mg方向相反，当时，在最高点小球也不会脱离轨道。此时，小球在最高点的速度v应满足：v>0       （1）        1分
    小球从圆轨道最底处运动到最高处的过程中由动能定理得：
         （2）      1分
    由二式解得： 这就是在条件下，小球在最低点速度应满足的条件。      1分
    在最高点，当时，小球在最高点的速度v 应满足：
     （FN为轨道对小球的支持力） （3）       1分
         （4）     1分
    由（2）、（3）和（4）可得： 这就是在条件下，小球在最低点速度应满足的条件。      1分
    考点：静电场、动能定理、牛顿第二定律

    练习册系列答案
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    科目：高中物理 来源： 题型：计算题

    （19分）如图所示，在光滑绝缘的水平面上，固定一绝缘的、边长为的正方形方框，方框内有大小可调、方向竖直向下的匀强磁场，方框左边界的中点有一小孔，恰能让质量为m、带电量为+q的小球b（可视为质点）无阻碍的通过。初始时，小球b静止在小孔处。边界线MN的左侧有一范围足够大的匀强电场区域，电场的电场强度为E，方向水平向左，MN的右侧与方框的左侧间的距离可忽略不计。现有另一质量为、不带电的小球a以速度正对b球运动。设所有的碰撞均无能量损失和电量的转移，不计一切摩擦，则：

    （1）求小球a、b首次碰后的速度、；
    （2）调节方框内磁场的磁感应强度的大小，使小球b与方框经过最少次数的碰撞后，从小孔离开。求小球a、b从开始相碰到再次相碰所用的时间；
    （3）方框内磁场的磁感应强度满足什么条件时，可使小球b绕方框中心运动一周后离开磁场。

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    科目：高中物理 来源： 题型：计算题

    如图所示，一质量m=0.4kg的小物块，以V0=2m/s的初速度，在与斜面成某一夹角的拉力F作用下，沿斜面向上做匀加速运动，经t=2s的时间物块由A点运动到B点，A、B之间的距离L=10m。已知斜面倾角θ=30o，物块与斜面之间的动摩擦因数。重力加速度g取10 m/s2.

    （1）求物块加速度的大小及到达B点时速度的大小。
    （2）拉力F与斜面的夹角多大时，拉力F最小？拉力F的最小值是多少？

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    科目：高中物理 来源： 题型：计算题

    (18分)如图所示，质量M=4kg的滑板B静止放在光滑水平面上，滑板右端固定一根轻质弹簧，弹簧的自由端C到滑板左端的距离L=0.5m，可视为质点的小木块A质量m=1kg，原来静止于滑板的左端，滑板与木块A之间的动摩擦因数μ=0.2。当滑板B受水平向左恒力F=14N作用时间t后，撤去F，这时木块A恰好到达弹簧自由端C处，此后运动过程中弹簧的最大压缩量为x=5cm。g取10m/s2，求：

    （1）水平恒力F的作用时间t；
    （2）木块A压缩弹簧过程中弹簧的最大弹性势能；
    （3）整个运动过程中系统产生的热量。

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    科目：高中物理 来源： 题型：计算题

    （18分）如图所示，传送带以v=10m/s的速度逆时针运动，与水平面夹角θ=370，传送带A 端到B 端距离L=29m。在传送带顶部A 端静止释放一小物体，物体与传送带间动摩擦因数 μ="0.5" ，g=10m/s2。试求物体从A 运动到底部B的时间。

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    科目：高中物理 来源： 题型：计算题

    如图所示，在水平方向的匀强电场中有一表面光滑、与水平面成45°角的绝缘直杆AC，其下端(C端)距地面高度h＝0.8m。有一质量为500g的带电小环套在直杆上，正以某一速度沿杆匀速下滑。小环离杆后正好通过C端的正下方P点处。(g取10 m/s2)求：              

    (1)小环离开直杆后运动的加速度大小和方向.
    (2)小环从C运动到P过程中的动能增量.
    (3)小环在直杆上匀速运动速度的大小v0.

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    科目：高中物理 来源： 题型：计算题

    (12分)如图所示，倾角为45°的粗糙斜面AB底端与半径R=0.4m的光滑半圆轨道BC平滑相接，O为轨道圆心，BC为圆轨道直径且处于竖直平面内，A、C两点等高。质量m=1kg的滑块（可视为质点）从A点由静止开始下滑，恰能滑到与O等高的D点，g取10m/s2。

    （1）求滑块与斜面间的动摩擦因数μ；
    （2）若使滑块能到达C点，求滑块至少从离地多高处由静止开始下滑；
    （3）若滑块离开C处后恰能垂直打在斜面上，求滑块经过C点时对轨道的压力。

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    科目：高中物理 来源： 题型：计算题

    （12分）足够长的平行金属导轨MN和PK表面粗糙，与水平面之间的夹角为α，间距为L。垂直于导轨平面向上的匀强磁场的磁感应强度为B，MP间接有阻值为R的电阻，质量为m的金属杆ab垂直导轨放置，其他电阻不计。如图所示，用恒力F沿导轨平面向下拉金属杆ab，使金属杆由静止开始运动，杆运动的最大速度为vm，t s末金属杆的速度为v1，，前t s内金属杆的位移为x，（重力加速度为g）求：

    （1）金属杆速度为v1时加速度的大小；
    （2）整个系统在前t s内产生的热量。

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    科目：高中物理 来源： 题型：计算题

    如图所示，x轴与水平传送带重合，坐标原点O在传送带的左端，传送带长L＝8m，传送带右端Q点和竖直光滑圆轨道的圆心在同一竖直线上，皮带匀速运动的速度v0＝5m/s。一质量m＝1kg的小物块轻轻放在传送带上xP＝2m的P点，小物块随传送带运动到Q点后恰好能冲上光滑圆弧轨道的最高点N点。小物块与传送带间的动摩擦因数μ＝0.5，重力加速度g＝10 m/s2。求：

    （1）N点的纵坐标；
    （2）从P点到Q点，小物块在传送带上运动系统产生的热量；
    （3）若将小物块轻放在传送带上的某些位置，小物块均能沿光滑圆弧轨道运动（小物块始终在圆弧轨道运动不脱轨）到达纵坐标yM=0.25m的M点，求这些位置的横坐标范围。

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