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题型：解答题题类：难易度：普通

北京市第九中学2024-2025学年高三上学期10月月考物理试卷

如图所示为演示“过山车”原理的实验装置，该装置由两段倾斜直轨道与一圆轨道拼接组成，在圆轨道最低点处的两侧稍错开一段距离，并分别与左右两侧的直轨道平滑相连．

某研学小组将这套装置固定在水平桌面上，然后在圆轨道最高点A的内侧安装一个薄片式压力传感器（它不影响小球运动，在图中未画出）．将一个小球从左侧直轨道上的某处由静止释放，并测得释放处距离圆轨道最低点的竖直高度为h，记录小球通过最高点时对轨道（压力传感器）的压力大小为F．此后不断改变小球在左侧直轨道上释放位置，重复实验，经多次测量，得到了多组h和F，把这些数据标在F-h图中，并用一条直线拟合，结果如图所示．

为了方便研究，研学小组把小球简化为质点，并忽略空气及轨道对小球运动的阻力，取重力加速度g=10m/s² ．请根据该研学小组的简化模型和如图所示的F-h图分析：

（1）当释放高度h=0.20m时，小球到达圆轨道最低点时的速度大小v；

（2）圆轨道的半径R和小球的质量m；

（3）若两段倾斜直轨道都足够长，为使小球在运动过程中始终不脱离圆轨道，释放高度h应满足什么条件．

举一反三

如图所示，带电物块（可视为质点）从A点开始以初速度 $\text{[math]}$ 沿着绝缘粗糙水平面向B点运动，AB距离 $\text{[math]}$ ， B点右侧无限大的区域内有水平向右的匀强电场，电场强度 $\text{[math]}$ 。已知物块质量 $\text{[math]}$ ，电荷量 $\text{[math]}$ ，与水平面的动摩擦因数 $\text{[math]}$ ，求物块：

如图所示，两个等量异种点电荷 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 固定在同一条水平线上，电荷量分别为 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 。 $\text{[math]}$ 是水平放置的足够长的光滑绝缘细杆，细杆上套着一个中间穿孔的小球 $\text{[math]}$ ，其质量为 $\text{[math]}$ ，电荷量为 $\text{[math]}$ （可视为试探电荷，不影响电场的分布）。现将小球从点电荷 $\text{[math]}$ 的正下方 $\text{[math]}$ 点由静止释放，到达点电荷 $\text{[math]}$ 的正下方 $\text{[math]}$ 点时，速度为 $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ 为 $\text{[math]}$ 的中点。则（　　）

倾角为37°的绝缘斜面固定在水平地面上，在斜面内存在一宽度d=0.28 m的有界匀强磁场，边界与斜面底边平行，磁场方向垂直斜面向上，如图甲所示．在斜面上由静止释放一质量m=0.1 kg，电阻R=0.06Ω的正方形金属线框abcd，线框沿斜面下滑穿过磁场区域，线框从开始运动到完全进入磁场过程中的图象如图乙所示．已知整个过程中线框底边bc始终与磁场边界保持平行，重力加速度g=10 m/s² ， sin 37°=0.6．cos 37°=0.8．

(1)求金属线框与斜面间的动摩擦因数μ；

(2)求金属线框穿越该匀强磁场的过程中，线框中产生焦耳热的最大功率Pm；

(3)若线框bc边出磁场时，磁感应强度开始随时间变化，且此时记为t=0时刻．为使线框出磁场的过程中始终无感应电流，求从t=0时刻开始，磁感应强度B随时间t变化的关系式．

质量不等但有相同初动能的两个物体在动摩擦因数相同的水平地面上滑行，直到停止，则（　　）

光滑水平面与内壁光滑的竖直半圆轨道在P点平滑连接，该半圆轨道半径大小为R。质量为m的A球以速度v（大小未知）从P点冲上半圆轨道，在Q点对半圆轨道的压力为其重力的11倍。如图所示，将B球静置于P点，A球仍以速度v向右运动，与B球发生弹性碰撞，碰后A、B两球速度大小相等、方向相反。已知重力加速度为g，不计空气阻力。求：

杂技表演水流星如图所示，一根绳系着盛水的杯子，随着演员的抡动，杯子在竖直平面内做变速圆周运动，已知轨迹半径为r = 0.4 m，水的质量200 g，杯子的质量50 g，绳子质量不计，重力加速度g = 10 m/s² ，则下列说法正确的是（　　）

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