(15分)如圖所示，在光滑絕緣水平面上，質量為m的均勻絕緣棒AB長為L、帶有正電，電量為Q且均勻分布。在水平面上O點右側有勻強電場，場強大小為E，其方向為水平向左，BO距離為x0，若棒在水平向右的大小為QE/4的恒力作用下由靜止開始運動。求：
⑴棒的B端進入電場L/8時的加速度大小和方向；
⑵棒在運動過程中的最大動能；
⑶棒的最大電勢能。(設O點處電勢為零)
⑴a＝
，方向水平向右；⑵Ekm＝
＋
；⑶若x0＝L，Epm＝
，若x0＜L，Epm＝＋
＋
，若x0＞L，Epm＝
解析試題分析：⑴當棒的B端進入電場L/8時，對絕緣棒受重力mg、水平面的支持力N、水平向右的恒力QE/4和水平向左的電場力qE作用，根據牛頓第二定律有：QE/4－qE＝ma ①
由于棒絕緣，且電荷分布均勻，所以有：q＝
×
②
由①②式聯立解得：a＝，方向水平向右
⑵開始時，棒在水平向右恒力作用下向右做勻加速直線運動，棒開始進入電場時，受到了水平向左的電場力作用，且電場力的大小隨棒進入電場中長度的增大而增大，將先做加速度逐漸減小的加速運動，當加速度減小到0時，棒的速度達到最大，即動能最大，設此時棒進入電場中的長度為x，有：
＝
③
根據動能定理有：(x0＋x)－
＝Ekm－0 ④
由③④式聯立解得：Ekm＝＋
⑶隨著棒進入電場中長度的繼續增大，棒將要做減速運動，當棒速度減為0時，棒的電勢能最大
若x0＝L，棒恰好全部進入電場，根據動能定理有：(x0＋L)－
＝0－0
棒的電勢能為：Epm＝＝
若x0＜L，棒一部分進入電場，設進入的長度為l，根據動能定理有：(x0＋l)－
＝0－0
解得：l＝
，棒的電勢能為：Epm＝＝＋＋
若x0＞L，棒全部進入電場，且A端離O點距離為l，有：(x0＋l)－－QE(l－L)＝0－0
解得：l＝
，棒的電勢能為：Epm＝＋QE(l－L)＝
考點：本題主要考查了牛頓第二定律、動能定理、功能關系的應用，以及變力功的計算問題，屬于較難題。
名校練考卷期末沖刺卷系列答案科目：高中物理 來源： 題型：計算題
兩足夠長的平行金屬導軌間的距離為L，導軌光滑且電阻不計，導軌所在的平面與水平面夾角為θ．在導軌所在平面內，分布磁感應強度為B、方向垂直于導軌所在平面的勻強磁場．把一個質量為m的導體棒ab放在金屬導軌上，在外力作用下保持靜止，導體棒與金屬導軌垂直、且接觸良好，導體棒與金屬導軌接觸的兩點間的電阻為R1．完成下列問題：
(1)如圖甲，金屬導軌的一端接一個內阻為r的直流電源。撤去外力后導體棒仍能靜止．求直流電源電動勢；
(2)如圖乙，金屬導軌的一端接一個阻值為R2的定值電阻，撤去外力讓導體棒由靜止開始下滑．在加速下滑的過程中，當導體棒的速度達到v時，求此時導體棒的加速度；
(3)求(2)問中導體棒所能達到的最大速度。
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科目：高中物理 來源： 題型：計算題
如圖所示， A、B、C、D為固定于豎直平面內的閉合絕緣軌道，AB段、CD段均為半徑R＝2.5m的半圓，BC、AD段水平，AD ="BC" =" 8" m，B、C之間的區域存在水平向右的有界勻強電場場強E＝ 6 ×105 V/m；質量為m = 4×10－3 kg、帶電量q = +1×10－8C的小環套在軌道上，小環與軌道AD段之間存在摩擦且動摩擦因數處處相同，小環與軌道其余部分的摩擦忽略不計，現使小環在D點獲得某一初速度沿軌道向左運動，若小環在軌道上可以無限循環運動，且小環每次到達圓弧上的A點時，對圓軌道剛好均無壓力．求：
（1）小環通過A點時的速度多大；
（2）小環與AD段間的動摩擦因數μ；
（3）小環運動到D點時的速度多大．
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科目：高中物理 來源： 題型：計算題
靜電場方向平行于x軸，其電勢φ隨x的分布可簡化為如圖所示的折線，圖中φ0和L為已知量。一個帶負電的粒子在電場中以x=0為中心、沿x軸方向做周期性運動。已知該粒子質量為m、電荷量為-q，其動能與電勢能之和為-E0(0<E0<qφ0)。忽略重力。求：
（1）粒子的運動區間；
（2）粒子的運動周期。
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科目：高中物理 來源： 題型：計算題
（15分）如圖所示，A、B、C是半徑R=5m的圓筒上一圓的三點，O為其圓心，AC垂直OB。在圓O平面加一場強E=2.5×103V/m、水平向右、寬度與直徑相同的勻強電場。現通過圓筒上唯一的小孔A沿AC直徑射入速率為v的一帶電粒子S，粒子質量m=2.5×10-7kg、電量q=1.0×10-7C，粒子S恰好能沿曲線直接運動到B點（不計粒子重力和粒子間的相互作用），求：
(1)粒子S的速率v為多大；
(2)若粒子S與筒壁的碰撞是彈性的（粒子S沿半徑方向的分速度碰撞后反向、速度大小不變；垂直半徑方向的分速度碰撞后不變），則粒子S在圓筒中運動的總時間是多少。
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科目：高中物理 來源： 題型：計算題
如圖所示，用一個平行于斜面向上的恒力將質量m=10.0kg的箱子從斜坡底端由靜止推上斜坡，斜坡與水平面的夾角θ=37°，推力的大小F=100N，斜坡長度s=4.8m，木箱底面與斜坡的動摩擦因數μ=0.20。重力加速度g取10m/s2，且已知sin37°=0.60，cos37°=0.80。
求：（1）物體到斜面頂端所用時間；
（2）到頂端時推力的瞬時功率多大。
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科目：高中物理 來源： 題型：計算題
(14分)如圖甲，在水平地面上固定一傾角為θ的光滑斜面，一勁度系數為k的絕緣輕質彈簧的一端固定在斜面底端，整根彈簧處于自然狀態。一質量為m的滑塊從距離彈簧上端為s0處由靜止釋放，設滑塊與彈簧接觸過程中沒有機械能損失，彈簧始終處在彈性限度內，重力加速度大小為g。
（1）求滑塊從靜止釋放到與彈簧上端接觸瞬間所經歷的時間t1
（2）若滑塊在沿斜面向下運動的整個過程中最大速度大小為vm，求滑塊從靜止釋放到速度大小為vm過程中彈簧的彈力所做的功W
（3）從滑塊靜止釋放瞬間開始計時，請在乙圖中畫出滑塊在沿斜面向下運動的整個過程中速度與時間關系圖象。圖中橫坐標軸上的t1、t2及t3分別表示滑塊第一次與彈簧上端接觸、第一次速度達到最大值及第一次速度減為零的時刻，縱坐標軸上的v1為滑塊在t1時刻的速度大小，vm是題中所指的物理量。（本問不要求寫出計算過程）
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科目：高中物理 來源： 題型：計算題
如圖所示，一質量為m＝0.5 kg的小滑塊，在F＝4 N水平拉力的作用下，從水平面上的A處由靜止開始運動，滑行x＝1.75 m后由B處滑上傾角為37°的光滑斜面，滑上斜面后拉力的大小保持不變，方向變為沿斜面向上，滑動一段時間后撤去拉力。已知小滑塊沿斜面上滑到的最遠點C距B點為L＝2 m，小滑塊最后恰好停在A處。不計B處能量損失，g取10 m/s2，已知sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8。試求：
(1)小滑塊與水平面間的動摩擦因數μ；
(2)小滑塊在斜面上運動時，拉力作用的距離x0；
(3)小滑塊在斜面上運動時，拉力作用的時間t。
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科目：高中物理 來源： 題型：計算題
（10分）如圖所示，質量為M=2kg的箱子放在水平面上，質量均為m=1kg的帶異種電荷的小球a、b用絕緣細線分別系于上、下兩邊的對稱位置。小球均處于靜止狀態，球b所受細線的拉力
=10N。剪斷連接球b的細線后，小球b上升過程到箱子的中間位置時（已知g=10m/s2），
求：（1）小球b的加速度大小（2）此時箱子對地面壓力
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