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    (16分) 如图所示，ABC是固定在竖直平面内的绝缘圆弧轨道，圆弧半径为．A点与圆心O等高，B、C点处于竖直直径的两端．PA是一段绝缘的竖直圆管，两者在A点平滑连接，整个装置处于方向水平向右的匀强电场中．一质量为、电荷量为的小球从管内与C点等高处由静止释放，一段时间后小球离开圆管进入圆弧轨道运动．已知匀强电场的电场强度（为重力加速度），小球运动过程中的电荷量保持不变，忽略圆管和轨道的摩擦阻力．求：

    (1）小球到达B点时速度的大小；

    (2）小球到达B点时对圆弧轨道的压力；

    (3）小球在圆弧轨道运动过程中速度最大为多少？

     

    【答案】

    （1）  （2）  （3）

    【解析】

    试题分析: （1）小球从P运动到A的过程中，由动能定理得： （3分）

    解得：         （2分）

    （2）小球在最低点B时，根据牛顿第二定律得：         （2分）

    解得：         （2分）

    则由牛顿第三定律得：小球对圆弧轨道的压力大小为        （1分）

    （3）重力场和电场看成等效场；对小球等效最低点为F点，在F点小球的速度最大，设OF与竖直方向的夹角为，在此位置小球所受的电场力与重力的合力方向沿半径向外，则有：

    则知：，          （2分）

    设小球在圆弧轨道运动过程中速度最大为，小球从P到F的过程，根据动能定理得：

              （2分）

    解得：          （2分）

    考点：本题考查了带电粒子在匀强电场中的运动、牛顿第二定律、牛顿第三定律、动能定理．

     

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    （1）求电场强度的最小值及对应的磁感应强度；

    （2）若电场强度为最小值，当带电质点通过y轴上的点时，撤去匀强磁场，求带电质点落在oxz平面内的位置.

    (3)现需求解在（2）中带电质点到达oxz平面内的速度大小，试说明能否运用机械能守恒定律求解.

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       （1）杆下滑的最大速率vm；

       （2）稳定后整个电路耗电的总功率P；

       （3）杆下滑速度稳定之后电阻R2两端的电压U.

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       （1）杆下滑的最大速率vm；

       （2）稳定后整个电路耗电的总功率P；

       （3）杆下滑速度稳定之后电阻R2两端的电压U.

     

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    科目：高中物理 来源：2012-2013学年广东省汕头市金山中学高二10月月考物理试卷（带解析） 题型：计算题

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    （1）带电体在水平轨道上运动的加速度大小及运动到B端时的速度大小；
    （2）带电体运动刚刚经过圆弧形轨道的B点瞬间时对圆弧轨道的压力大小；
    （3）带电体沿圆弧形轨道从B到C的运动过程中，电场力和摩擦力带电体所做的功各是多少。

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    （1）带电体在水平轨道上运动的加速度大小及运动到B端时的速度大小；

    （2）带电体运动刚刚经过圆弧形轨道的B点瞬间时对圆弧轨道的压力大小；

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