（14分）如圖所示，水平軌道AB與豎直軌道CD用一光滑的半徑R＝0．5m的圓弧BC平滑連接，現(xiàn)有一物塊從豎直軌道上的Q點(diǎn)由靜止開始釋放，已知QC間的長度R＝0．5m，物塊的質(zhì)量m＝0．2kg，物塊與AB和CD軌道間的動摩擦因數(shù)均為μ＝0．5，重力加速度g取10m／s2，求；

（1）物塊下滑到水平面后，距離B點(diǎn)的最遠(yuǎn)距離s為多少?

（2）若整個(gè)空間存在一水平向右的勻強(qiáng)電場，電場強(qiáng)度E＝1．0×106V／m，并使物塊帶電，帶電量為q＝＋2．0×10－6C，所有接觸面均絕緣，現(xiàn)使帶電物塊從水平面上的P點(diǎn)由靜止開始釋放（P點(diǎn)未在圖中標(biāo)出），要想使物塊剛好能通過Q點(diǎn)，PB間的長度L為多少?

（3）在符合第二問的基礎(chǔ)上，物塊到達(dá)圓弧上C點(diǎn)時(shí)，對軌道的壓力大小?

 

【答案】

（1）（2）（3）

【解析】

試題分析：（1）物塊從Q點(diǎn)下滑經(jīng)過C點(diǎn)的過程雖然有摩擦因數(shù)，但是沒有壓力，所以沒有摩擦力。

經(jīng)過B點(diǎn)后沿水平軌道運(yùn)動，設(shè)距離B點(diǎn)的最遠(yuǎn)距離為S，根據(jù)動能定理有

整理得

（2）物塊剛好能通過Q點(diǎn)即，物塊從P點(diǎn)到Q點(diǎn)過程，根據(jù)動能定理

整理得

（3）物塊從A點(diǎn)到C點(diǎn)，根據(jù)動能定理有

在C點(diǎn)，徑向的電場力和軌道彈力的合力提供向心力，即

聯(lián)立解得

根據(jù)牛頓第三定律，物體對軌道壓力大小為。

考點(diǎn)：動能定理 電場力做功

 

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：

如圖所示，水平軌道上輕彈簧左端固定，彈簧處于自然狀態(tài)時(shí)，其右端位于P點(diǎn)，現(xiàn)用一質(zhì)量m=0.1kg的小物塊（可視為質(zhì)點(diǎn)）將彈簧壓縮后釋放，物塊經(jīng)過P點(diǎn)時(shí)的速度v0=6m/s，經(jīng)過水平軌道右端Q點(diǎn)后恰好沿半圓光滑軌道的切線進(jìn)入豎直固定的圓軌道，最后物塊經(jīng)軌道最低點(diǎn)A拋出后落到B點(diǎn)，若物塊與水平軌道間的動摩擦因數(shù)μ=0.15，s=4m，R=1m，A到B的豎直高度h=1.25m，取g=10m/s2．
（1）求物塊到達(dá)Q點(diǎn)時(shí)的速度大小（保留根號）．
（2）判斷物塊經(jīng)過Q點(diǎn)后能否沿圓周軌道運(yùn)動．簡單說明理由．
（3）若物塊從A水平拋出的水平位移大小為4m，求物塊在A點(diǎn)時(shí)對圓軌道的壓力．

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科目：高中物理 來源： 題型：

如圖所示，水平軌道和豎直面內(nèi)的光滑半圓軌道在B點(diǎn)連接．滑塊在恒定外力作用下從水平軌道上的A點(diǎn)由靜止出發(fā)向左運(yùn)動，到B點(diǎn)時(shí)撤去外力，滑塊恰好能通過半圓軌道最高點(diǎn)C，脫離半圓形軌道后又剛好落到原出發(fā)點(diǎn)A．試求滑塊在AB段運(yùn)動過程中的加速度a的大��？

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科目：高中物理 來源： 題型：

如圖所示，水平軌道AB段為粗糙水平面，BC段為一水平傳送帶，兩段相切于B點(diǎn)．一質(zhì)量為m=1kg的物塊（可視為質(zhì)點(diǎn)），靜止于A點(diǎn)，AB距離為s=2m．已知物塊與AB段和BC段的動摩擦因數(shù)均為μ=0.5，g取10m/s2．

（1）若給物塊施加一水平拉力F=11N，使物塊從靜止開始沿軌道向右運(yùn)動，到達(dá)B點(diǎn)時(shí)撤去拉力，物塊在傳送帶靜止情況下剛好運(yùn)動到C點(diǎn)，求傳送帶的長度；
（2）在（1）問中，若將傳送帶繞B點(diǎn)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)37°后固定（AB段和BC段仍平滑連接），要使物塊仍能到達(dá)C端，則在AB段對物塊施加拉力F應(yīng)至少多大；
（3）若使物塊以初速度v0從A點(diǎn)開始向右運(yùn)動，并仍滑上（2）問中傾斜的傳送帶，且傳送帶以4m/s速度向上運(yùn)動，要使物體仍能到達(dá)C點(diǎn)，求物塊初速度v0至少多大．

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科目：高中物理 來源： 題型：

如圖所示，水平軌道PAB與
1
4
圓弧軌道BC相切于B點(diǎn)，其中，PA段光滑，AB段粗糙，動摩擦因數(shù)μ=0.1，AB段長度L=2m，BC段光滑，半徑R=lm．輕質(zhì)彈簧勁度系數(shù)k=200N/m，左端固定于P點(diǎn)，右端處于自由狀態(tài)時(shí)位于A點(diǎn)．現(xiàn)用力推質(zhì)量m=2kg的小滑塊，使其緩慢壓縮彈簧，當(dāng)推力做功W=25J時(shí)撤去推力．已知彈簧彈性勢能表達(dá)式Ek=
1
2
kx2其中，k為彈簧的勁度系數(shù)，x為彈簧的形變量，重力加速度取g=10m/s2．
（1）求推力撤去瞬間，滑塊的加速度a；
（2）求滑塊第一次到達(dá)圓弧軌道最低點(diǎn)B時(shí)對B點(diǎn)的壓力Fn；
（3）判斷滑塊能否越過C點(diǎn)，如果能，求出滑塊到達(dá)C點(diǎn)的速度vc和滑塊離開C點(diǎn)再次回到C點(diǎn)所用時(shí)間t，如果不能，求出滑塊能達(dá)到的最大高度h．

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科目：高中物理 來源： 題型：

（2011?安徽二模）如圖所示，水平軌道AB與半徑為R的豎直半圓形軌道BC相切于B點(diǎn)．質(zhì)量為2m和m的a、b兩個(gè)小滑塊（可視為質(zhì)點(diǎn)）原來靜止于水平軌道上，其中小滑塊以與一輕彈簧相連．某一瞬間給小滑塊以一沖量使其獲得v0=3
gR
的初速度向右沖向小滑塊b，與b碰撞后彈簧不與b相粘連，且小滑塊b在到達(dá)B點(diǎn)之前已經(jīng)和彈簧分離，不計(jì)一切摩擦，求：
（1）a和b在碰撞過程中彈簧獲得的最大彈性勢能；
（2）小滑塊b經(jīng)過圓形軌道的B點(diǎn)時(shí)對軌道的壓力；
（3）小滑塊b最終落到軌道上何處．

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