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题型：解答题题类：难易度：困难

湖北省武汉市华中师范大学第一附属中学2024-2025学年高二上学期11月期中物理试题

如图所示，BCDG是光滑绝缘的 $\text{[math]}$ 圆形轨道，位于竖直平面内，轨道半径为R，下端与光滑水平绝缘轨道在B点平滑连接，整个轨道处在水平向左的匀强电场中。现有一质量为m、带正电的小滑块（可视为质点）置于水平轨道上，滑块受到的静电力大小为 $\text{[math]}$ （g为重力加速度）。将滑块从B点右侧距离为x的A点由静止释放。

（1）、若x = 0，即将滑块由B点静止释放，求滑块的最大动能。

（2）、为使滑块在经过圆形轨道（不包括端点B点和G点）运动过程中不脱离轨道，求x的范围。

（3）、若 $\text{[math]}$ ，滑块经圆形轨道后首次抛至水平轨道上的P点，求PB之间的距离x^'。（第3问不需要写出计算过程，直接写出结果即可）

举一反三

如图所示，质量为m半径为R的四分之一光滑圆弧轨道竖直静止放置在水平地面上（未被锁定），下端与水平地面在P点相切，一个质量为2m的物块B（可视为质点）静止在水平地面上，左端固定有水平轻弹簧，Q点为弹簧处于原长时的左端点，P、Q间的距离为R，PQ段地面粗糙、动摩擦因数为μ=0.25，P点左侧和Q点右侧的水平地面光滑。现将质量为m的物块A（可视为质点）从圆弧轨道的最高点由静止开始下滑，重力加速度为g。求：

(1)物块A沿圆弧轨道滑至P点时对轨道的压力大小；

(2)弹簧被压缩的最大弹性势能（未超过弹性限度）；

(3)物块A最终停止位置到Q点的距离。

如图所示，光滑曲面 $\text{[math]}$ 与水平面 $\text{[math]}$ 平滑连接于 $\text{[math]}$ 点， $\text{[math]}$ 右端连接内壁光滑、半径为 $\text{[math]}$ 的 $\text{[math]}$ 细圆管 $\text{[math]}$ ，管口 $\text{[math]}$ 端正下方直立一根劲度系数为 $\text{[math]}$ 的轻弹簧，轻弹簧一端固定，另一端恰好与管口 $\text{[math]}$ 端平齐。质量为 $\text{[math]}$ 的滑块在曲面上距 $\text{[math]}$ 的高度为 $\text{[math]}$ 处从静止开始下滑，滑块与 $\text{[math]}$ 间的动摩擦因数 $\text{[math]}$ ，进入管口 $\text{[math]}$ 端时与圆管恰好无作用力，通过 $\text{[math]}$ 后压缩弹簧，在压缩弹簧过程中滑块速度最大为 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 试求：

如图所示，以 $\text{[math]}$ 的速度顺时针匀速转动的水平传送带，左端与粗糙的弧形轨道平滑对接，右端与光滑水平面平滑对接。水平面上有位于同一直线上、处于静止状态的4个相同小球，小球质量 $\text{[math]}$ 。质量 $\text{[math]}$ 的物体从轨道上高 $\text{[math]}$ 的P点由静止开始下滑，滑到传送带上的A点时速度大小 $\text{[math]}$ ；物体和传送带之间的动摩擦因数 $\text{[math]}$ ，传送带AB之间的距离 $\text{[math]}$ 。物体与小球、小球与小球之间发生的都是弹性正碰，重力加速度 $\text{[math]}$ 。下列说法正确的是（）

静止于A处的离子经加速电场加速后沿图中半径为R的圆弧虚线通过静电分析器，恰能沿虚线垂直NC由P点进入QNCD区域的匀强电场。在QNCD区域的左右两侧竖直放置了两块平行金属板，两板间加上一定的电压形成图示的匀强电场，静电分析器通道内有均匀辐向分布的电场，已知加速电场的电压为U，虚线位置场强方向如图所示；离子质量为m、电荷量为q； $\text{[math]}$ 。离子重力不计。

某多级直线加速器由n个横截面积相同的金属圆筒依次排列，其中心轴线在同一直线上，如图甲所示，各金属圆筒依次接在交变电源的两极M、N上，序号为0的金属圆板中央有一个质子源，质子逸出的速度不计，M、N两极加上如图乙所示的电压 $\text{[math]}$ ，一段时间后加速器稳定输出质子流。已知质子质量为m、电荷量为e，质子通过圆筒间隙的时间不计，且忽略相对论效应，则（　　）

我国早在3000年前就发明了辘轳，其简化模型如图所示，辘轳的卷筒可绕水平轻轴转动，卷筒质量为M、厚度不计。某人转动卷筒通过细绳从井里吊起装满水的薄壁柱状水桶，水桶的高为d，空桶质量为m₀ ，桶中水的质量为m。井中水面与井口的高度差为H，重力加速度为g，不计辐条的质量和转动轴处的摩擦。

（1）若人以恒定功率P₀转动卷筒，装满水的水桶到达井口前已做匀速运动，求水桶上升过程的最大速度v_m；

（2）空桶从桶口位于井口处由静止释放并带动卷筒自由转动，求水桶落到水面时的速度大小v；

（3）水桶从图示位置缓慢上升高度H，忽略提水过程中水面高度的变化，求此过程中人做的功W。

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