如圖所示的豎直平面內有范圍足夠大、水平向右的勻強電場，一絕緣軌道由兩段直桿和一半徑為R的半圓環組成，固定在紙面所在的豎直平面內．直桿MN、PQ水平且足夠長，MNAP段是光滑的（其中A點是半圓環的中點），PQ段是粗糙的．現有一質量為m、帶電+q的小環甲（可視為質點）套在MN桿上，它所受電場力為其重力的0.5倍．將小環甲從N點左側8R處由靜止開始釋放，如圖，且知小環甲與直桿PQ間的動摩擦因數為μ（μ＜0.5，且最大靜摩擦力與滑動摩擦力大小相等），求：
（1）小環甲從N點左側8R處由靜止開始釋放后，第一次經過N點時的速度大小．
（2）小環甲在水平桿PQ上運動的總路程．

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如圖所示的豎直平面內有范圍足夠大、水平向左的勻強電場，電場強度為E．一絕緣彎桿由兩段直桿和一半徑R=1.6m的四分之一圓弧桿MN組成，固定在豎直面內，兩直桿與圓弧桿的連接點分別是M、N，豎直桿PM和水平桿NQ均足夠長，PMN段光滑．現有一質量為m₁=0.2kg、帶電荷量為+q的小環套在PM桿上，從M點的上方的D點靜止釋放，恰好能達到N點．已知q=2×10^-2C，E=2×10²N/m．g取10m/s²．
（1）求D、M間的距離h₁=？
（2）求小環第一次通過圓弧桿上的M點時，圓弧桿對小環作用力F的大小？
（3）小環與NQ間的動摩擦因數μ=0.1．現將小環移至距離M點上方h₂=14.4m處由靜止釋放，環與桿之間的最大靜摩擦力等于滑動摩擦力．問經過足夠長的時間，小環在水平桿NQ上運動通過的總路程s₁=

、

、

．

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如圖所示的豎直平面內有范圍足夠大、水平向左的勻強電場，在虛線的左側有垂直紙面向里的勻強磁場，磁感應強度大小為B．一絕緣?形管桿由兩段直桿和一半徑為R的半圓環組成，固定在紙面所在的豎直平面內．PQ、MN水平且足夠長，半圓環MAP在磁場邊界左側，P、M點在磁場界線上，NMAP段是光滑的，現有一質量為m、帶電量為+q的小環套在MN桿，它所受到的電場力為重力的

1

2

倍．現在M右側D點靜止釋放小環，小環剛好能到達P點，
（1）求DM間的距離x₀．
（2）求上述過程中小環第一次通過與O等高的A點時彎桿對小環作用力的大�。�
（3）若小環與PQ間的動摩擦因數為μ（設最大靜止摩擦力與滑動摩擦力大小相等）．現將小環移至M點右側6R處由靜止開始釋放，求小環在整個運動過程中克服摩擦力所做的功．

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如圖所示的豎直平面內有范圍足夠大，水平向左的勻強電場，在虛線的左側有垂直紙面向里的勻強磁場，磁感應強度大小為B，一絕緣軌道由兩段直桿和一半徑為R的半圓環組成，固定在紙面所在的豎直平面內，PQ、MN水平且足夠長，半圓環MAP的磁場邊界左側，P、M點在磁場邊界線上．現在有一質量為m、帶電荷量為+q的中間開孔的小環穿在MN桿上，可沿軌道運動，它所受電場力為重力的

3

4

倍．不計一切摩擦．現將小球從M點右側的D點由靜止釋放，DM間距離x₀=3R．
（1）求小球第一次通過與O等高的A點時的速度v_A大小，及半圓環對小球作用力N的大��；
（2）小球的半圓環所能達到的最大動能E_k．

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如圖所示的豎直平面內有范圍足夠大、水平向左的勻強電場，電場強度為E．一絕緣彎桿由兩段直桿和一半徑R=1.6m的四分之一圓弧桿MN組成，固定在豎直面內，兩直桿與圓弧桿的連接點分別是M、N，豎直桿PM和水平桿NQ均足夠長，PMN段光滑．現有一質量為m₁=0.2kg、帶電荷量為+q的小環1套在PM桿上，從M點的上方的D點靜止釋放，恰好能達到N點．已知q=2×10^-2C，E=2×10²N/m．g取10m/s²．
（1）求D、M間的距離h₁=？
（2）求小環1第一次通過圓弧桿上的M點時，圓弧桿對小環作用力F的大��？
（3）在水平桿NQ上的N點套一個質量為m₂=0.6kg、不帶電的小環2，小環1和2與NQ間的動摩擦因數μ=0.1．現將小環1移至距離M點上方h₂=14.4m處由靜止釋放，兩環碰撞后，小環2在NQ上通過的最大距離是s₂=8m．兩環間無電荷轉移．環與桿之間的最大靜摩擦力等于滑動摩擦力．問經過足夠長的時間，小環1的狀態？小環1在水平桿NQ上運動通過的總路程s₁=？

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一、1、B 2、CD 3、BC 4、B 5、AD 6、B 7、B 8、BD

二、實驗題：（18分）將答案填在題目的空白處，或者要畫圖連線。

9、（6分）（1）104.05  0.520    200（6分）

10、（12分）①見下圖（5分）

②Ⅰ. 毫伏表的讀數U，電流表的讀數I（2分）

Ⅱ. 定值電阻R₃的阻值（或定值電阻R₂、R₃的阻值）（2分）

③（A電路）或（B電路）（3分）

三、本大題共三小題共計54分．解答時請寫出必要的文字說明、方程式和重要的演算步驟．只寫出最后答案的不能得分．有數值計算的題．答案中必須明確寫出數值和單位

11、（16分）（1）小車與墻壁碰撞后向左運動，木塊與小車間發生相對運動將彈簧壓縮至最短時，二者速度相等，此時彈簧的彈性勢能最大，此過程中，二者組成的系統動量守恒，設彈簧壓縮至最短時，小車和木塊的速度大小為v，根據動量守恒定律有

m₁v₁-m₂v₀=（m₁+m₂）v                       ①（2分）

解得 v=0.40m/s                          ②（2分）

設最大的彈性勢能為E_P，根據機械能守恒定律可得

E_P=m₁v₁²+m₂v₀²-（m₁+m₂）v²             ③ （2分）

由②③得E_P=3.6J                         ④（2分）

（2）根據題意，木塊被彈簧彈出后滑到A點左側某處與小車具有相同的速度v’ 時，木塊將不會從小車上滑落, 此過程中，二者組成的系統動量守恒,故有v’ =v==0.40m/s ⑤    

木塊在A點右側運動過程中，系統的機械能守恒，而在A點左側相對滑動過程中將克服摩擦阻力做功，設此過程中滑行的最大相對位移為L，根據功能關系有

μm₂gL= m₁v₁²+m₂v₀²-（m₁+m₂）v’²            ⑥（3分）

解得L=0.90m                             ⑦（3分）

即車面A點左側粗糙部分的長度應大于0.90m（2分）

12、（18分）(1) 對D到M到A到P過程，由能量守恒得： ……………①（2分）

由已知得：   ……………②（2分）

解①②得：x₀=4R ……………………③（2分）

   （2） 對D到M到A的過程由動能定理：………④（2分）

對A點由牛頓定律：

      ……………⑤（2分）

       …………… ⑥（2分）

3)由于5R>X₀能到達P點，由動能定理

  由動能定理…………⑦（2分）

從P點到滑行停止

   ……………⑧（2分）

　摩擦生熱

   ……………………….…⑨（1分）

　解⑦⑧⑨得

  　　………………….………⑩（2分）

13、（20分）（1）金屬框開始運動時速度為零

感應電動勢E=BLv₁  

回路中的電流   

金屬框受到的安培力

加速度大小，方向向右 （6分）

（2）當金屬框受到的阻力等于安培力時，金屬框以恒定速度v₂勻速運動

感應電動勢E=BL(v₁-v₂)    

回路中的電流

金屬框受到的安培力

達到恒定速度v₂時，受力平衡

解得 （8分）

（3）系統消耗磁場能的功率，包括金屬框發熱功率和克服阻力的功率。即

               （3分）

解得 （3分）