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(14分)半徑為r的絕緣光滑圓環(huán)固定在豎直平面內(nèi)，環(huán)上套有一質(zhì)量為m、帶正電的珠子，空間存在水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)，如圖14所示．珠子所受靜電力是其重力的倍，將珠子從環(huán)上最低位置A點(diǎn)由靜止釋放，求：

(1)珠子所能獲得的最大動(dòng)能是多少？
(2)珠子對(duì)圓環(huán)的最大壓力是多少？                                    

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一、選擇題

題號(hào)

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

答案

B

D

AB

BD

A

AB

ACD

BCD

ACD

BD

二、實(shí)驗(yàn)題

11．ABC   （選對(duì)一個(gè)得2分，二個(gè)得3分，三個(gè)得5分，錯(cuò)選或多選不得分）

12．（1）小球質(zhì)量ｍ，B與O的高度h，OP之間距離s           （3分）

   （2）                                         （4分）

   （3） 3.4～3.7                                             （5分）

13．解：（1）由                                      （2分）

       得                        （2分）

       （2）對(duì)宇航員受力分析如圖受重力mg，支持力N，由牛頓第二定律：

                             （3分）

        N  （2分）

14．解：連接A、B的圓心OO′，設(shè)B的半徑為r，則A的半徑為3r，且設(shè)OO′與豎直方向的夾角為，如圖所示。

    則

                           (1)    （3分）

       對(duì)B球受力分析如圖，B受重力mg，墻壁對(duì)它的彈力、A對(duì)它的彈力．由平衡得：

               (2)   （1分）

             (3)  （1分）

       對(duì)A受力分析如圖，A受重力mg，地面的支持力N，B對(duì)A的壓力N₂′，地面的摩擦力

        由平衡得：

                       （4）   （1分）

                 （5）    （1分）

        又                   （6）     （1分）

聯(lián)立以上各式，解得  （1分）  

  （1分）

又由牛頓第三定律得，A對(duì)地面的壓力       （1分）

                    A對(duì)地面的摩擦力         （1分）

15．解（1）A、B組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒.當(dāng)A運(yùn)動(dòng)至最低點(diǎn)時(shí)，A下降的高度為，B下降的高度為  （1分）

   則有          (4分)

   又A、B速度大小相同，即              (1分)

   由以上各式解得               (2分)

（2）設(shè)桿對(duì)B做功W，在此過(guò)程中對(duì)B由動(dòng)能定理

          (4分)

   解得             (2分)

   即桿對(duì)B做功.

16．（1）當(dāng)A球進(jìn)入MNPQ區(qū)域時(shí)，A、B 之間才存在相互作用力.

    A、B的加速度大小為       (2分)

    設(shè)經(jīng)t時(shí)間，兩球相撞，在t時(shí)間內(nèi)

A的位移

B的位移             

又

解得：s  m             

（2）當(dāng)m/s時(shí)，兩球的加速度大小不變，即

 m/s²

設(shè)經(jīng)t₁兩小球相碰，相碰位置距MN為，則

     由以上三式解得：s  m

     碰撞前的瞬間A的速度為m/s

                 B的速度為m/s

     設(shè)碰撞后的瞬間A、B的速度分別為、，由動(dòng)量和能量守恒有：

     可解得：m/s     m/s

     又因mm，故A、B可能發(fā)生第二次碰撞，假設(shè)再經(jīng)t₂兩球發(fā)生第二次碰撞，碰撞位置距MN為.

可解得s     m m

故在MNPQ區(qū)域第二次碰撞不能發(fā)生

第一次碰撞后，B經(jīng)m離開(kāi)該區(qū)域，設(shè)B離開(kāi)PQ時(shí)的速度為，則

m/s

又A、B組成的系統(tǒng)始終動(dòng)量守恒，設(shè)A出該區(qū)域的速度為

 m/s