如圖所示，彎曲部分AB和CD是兩個(gè)半徑相等的圓弧，中間的BC段是豎直的薄壁細(xì)圓管(細(xì)圓管內(nèi)徑略大于小球的直徑)，分別與上下圓弧軌道相切連接，BC段的長(zhǎng)度L可作伸縮調(diào)節(jié)．下圓弧軌道與地面相切，其中D、A分別是上下圓弧軌道的最高點(diǎn)與最低點(diǎn)，整個(gè)軌道固定在豎直平面內(nèi)．一小球多次以某一速度從A點(diǎn)水平進(jìn)入軌道而從D點(diǎn)水平飛出．今在A、D兩點(diǎn)各放一個(gè)壓力傳感器，測(cè)試小球?qū)�軌道A、D兩點(diǎn)的壓力，計(jì)算出壓力差ΔF．改變BC的長(zhǎng)度L，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，最后繪得的ΔF－L圖像如圖乙所示．(不計(jì)一切摩擦阻力，g取10 m/s²)

(1)某一次調(diào)節(jié)后，D點(diǎn)的離地高度為0.8 m，小球從D點(diǎn)飛出，落地點(diǎn)與D點(diǎn)的水平距離為2.4 m，求小球經(jīng)過(guò)D點(diǎn)時(shí)的速度大��；

(2)求小球的質(zhì)量和彎曲圓弧軌道的半徑．

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如圖甲所示，彎曲部分AB和CD是兩個(gè)半徑相等的圓弧，中間的BC段是豎直的薄壁細(xì)圓管(細(xì)圓管內(nèi)徑略大于小球的直徑)，分別與上下圓弧軌道相切連接，BC段的長(zhǎng)度L可作伸縮調(diào)節(jié)。下圓弧軌道與地面相切，其中D、A分別是上下圓弧軌道的最高點(diǎn)和最低點(diǎn)，整個(gè)軌道固定在豎直平面內(nèi)。一小球多次以某一速度從A點(diǎn)水平進(jìn)入軌道而從D點(diǎn)水平飛出。今在A、D兩點(diǎn)各放一個(gè)壓力傳感器，測(cè)試小球?qū)�軌道A、D兩點(diǎn)的壓力，計(jì)算出壓力差ΔF。改變BC的長(zhǎng)度L，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，最后繪得的ΔF－L圖象如圖乙所示。(不計(jì)一切摩擦阻力，g取10 m/s²)
(1)某一次調(diào)節(jié)后，D點(diǎn)的離地高度為0.8 m，小球從D點(diǎn)飛出，落地點(diǎn)與D點(diǎn)的水平距離為2.4 m，求小球經(jīng)過(guò)D點(diǎn)時(shí)的速度大小；
(2)求小球的質(zhì)量和彎曲圓弧軌道的半徑。

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如圖（甲）所示，彎曲部分AB和CD是兩個(gè)半徑相等的

1

4

圓弧，中間的BC段是豎直的薄壁細(xì)圓管（細(xì)圓管內(nèi)徑略大于小球的直徑），細(xì)圓管分別與上、下圓弧軌道相切連接，BC段的長(zhǎng)度L可作伸縮調(diào)節(jié)．下圓弧軌道與地面相切，其中D、A分別是上、下圓弧軌道的最高點(diǎn)與最低點(diǎn)，整個(gè)軌道固定在豎直平面內(nèi)．一小球多次以某一速度從A點(diǎn)水平進(jìn)入軌道而從D點(diǎn)水平飛出．今在A、D兩點(diǎn)各放一個(gè)壓力傳感器，測(cè)試小球?qū)�軌道A、D兩點(diǎn)的壓力，計(jì)算出壓力差△F．改變BC間距離L，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，最后繪得△F-L的圖線如圖（乙）所示，（不計(jì)一切摩擦阻力，g取10m/s²），試求：

（1）某一次調(diào)節(jié)后D點(diǎn)離地高度為0.8m．小球從D點(diǎn)飛出，落地點(diǎn)與D點(diǎn)水平距離為2.4m，小球通過(guò)D點(diǎn)時(shí)的速度大小
（2）小球的質(zhì)量和彎曲圓弧軌道的半徑大�。�

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14.D   15.BC    16.acd   17。AC   18。AD  19.ACD    20．ABD     21。BD

22. I..  4.945     650

II. (每空2分，圖2分，共12分)

(a)滑片P位置不變（或保持R不變）；調(diào)節(jié)電阻箱R₁；

(b)r；

(c)5810；

(d)如圖；3.4（或3.45或3.448）．

23．解：

⑴小球在豎直方向做自由落體運(yùn)動(dòng)，            （2分）    

水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)                         （2分）    

得：                          （1分）

⑵設(shè)軌道半徑為r，A到D過(guò)程機(jī)械能守恒：

                       （3分）

在A點(diǎn)：                         （2分）

在D點(diǎn)：                           （2分） 

由以上三式得：

            （2分）  

由圖象縱截距得：6mg=12   得m=0.2kg                （2分）

由L=0.5m時(shí)   △F=17N                              （1分）

代入得：

r=0.4m                                   （2分）

24.(18分)

(1)小球A受到向上的電場(chǎng)力Eq=0.05N                           (1分)

受到向上的洛侖茲力qvB=0.05N                                 (1分)

受到向下的重力mg=0.1N                                       (1分)

由于qE+qvB=mg                                               (2分)

所以小球A和水平面之間的擠壓力為零，因此小球A不受摩擦力作用，小球A向右做勻速直線運(yùn)動(dòng).                                                     (2分)

小球A與小球B碰撞動(dòng)量守恒定律mv₀=-mv₁+Mv₂               (2分)

v₂=2m/s                                                           (1分)

設(shè)小球B運(yùn)動(dòng)到圓軌道最高點(diǎn)的速度為v₃，則根據(jù)機(jī)械能守恒定律得

Mv₂²/2=2mgR+Mv₃²/2                                             (2分)

小球B做平拋運(yùn)動(dòng)，則x=v₃t                                    (2分)

2R=gt²/2                                                          (2分)

由以上各式聯(lián)立解得:16R²-1.6R+x²=0                        (2分)

R=0.05m時(shí)，x有最大值，最大值為xm=0.2m                      (2分)

25．（1）線框在區(qū)域I中，P距O點(diǎn)x時(shí)，PQ切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為 （1分）

MN切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為  （1分）

線框中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為==V    （2分）

類似的，PQ在區(qū)域II中距中間邊界時(shí)，而MN在區(qū)域I中時(shí)，線框中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為

=V  （2分）

線框全部在區(qū)域II中，PQ距中間邊界時(shí)線框中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為

=V（2分）

由于線框勻速運(yùn)動(dòng)，故水平拉力做的功等于線框中產(chǎn)生的焦耳熱，則

=0．223J  （2分）

（2）線圈運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，，電量，

聯(lián)立化簡(jiǎn)得  （1分）

設(shè)初速度為，右邊框到達(dá)中間界線時(shí)速度為，左邊框到達(dá)中間界線時(shí)速度為，則據(jù)動(dòng)量定理有：

   （1分）

  （1分）

   （1分）

其中， （2分）

則， （1分）

故線框全部在在區(qū)域I運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的熱量為  （1分）

線框全部在在區(qū)域II運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的熱量為 （1分）

則（1分）