如图所示，在竖直平面内固定一光滑圆弧轨道AB，轨道半径为R＝0.4m，轨道最高点A与圆心O等高。有一倾角θ＝30°的斜面，斜面底端C点在圆弧轨道B点正

题文

（19分）如图所示，在竖直平面内固定一光滑

圆弧轨道AB，轨道半径为R＝0.4m，轨道最高点A与圆心O等高。有一倾角θ＝30°的斜面，斜面底端C点在圆弧轨道B点正下方、距B点H＝1.5m。圆弧轨道和斜面均处于场强E＝100N/C、竖直向下的匀强电场中。现将一个质量为m=0.02kg、带电量为

的带电小球从A点静止释放，小球通过B点离开圆弧轨道沿水平方向飞出，当小球运动到斜面上D点时速度方向恰与斜面垂直，并刚好与一个以一定初速度从斜面底端上滑的物块相遇。若物块与斜面间动摩擦因数

，空气阻力不计，g取10m/s²，小球和物块都可视为质点。求：



（1）小球经过B点时对轨道的压力N_B；
（2）B、D两点间电势差U_BD；
（3）物块上滑初速度v₀满足的条件。

题型：未知 难度：其他题型

答案

（1）

，方向竖直向下（2）

（3）

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解析

（1）设小球到达B点的速度为v_B，从A到B的过程只有重力和电场力做功，根据动能定理有：


  
B点是圆周运动最低点，合力提供向心力即

  
对轨道压力等于轨道对其弹力即


综上，解得：


，方向竖直向下。
（2）设小球由B点到D点的运动时间为t，受到竖直向下的重力和电场力，竖直方向为初速度0的匀加速直线运动，加速度为a，水平方向没力为匀速直线遇到你。下落高度为h的过程
根据速度合成有


竖直方向牛顿第二定律

  





联立解得



（3）作出小球与物块的运动示意如图所示，设C、D间的距离为x，由几何关系有：






设物块上滑加速度为a′，由牛顿运动定律有：



根据题意，要物块与小球相遇，有：



联解得：

考点

据考高分专家说，试题“（19分）如图所示，在竖直平面内固定一光.....”主要考查你对 [匀变速直线运动 ]考点的理解。

匀变速直线运动

定义：
在任意相等的时间内速度的变化相等的直线运动，即加速度恒定的变速直线运动叫匀变速直线运动。

特点：
a=恒量。

匀变速直线运动规律(基本公式)：
速度公式：v=

位移公式：x=
速度平方公式：
位移公式：x=
速度平方公式：

位移—平均速度关系式：x=

匀变速直线运动的几个重要推论：

1. 在任意两个连续相等的时间间隔内通过的位移之差为一恒量，即：S_Ⅱ－S_Ⅰ＝S_Ⅲ－S_Ⅱ＝…＝S_N－S_N－1＝ΔS＝
   

   匀变速直线运动的几个重要推论：

   1. 在任意两个连续相等的时间间隔内通过的位移之差为一恒量，即：S_Ⅱ－S_Ⅰ＝S_Ⅲ－S_Ⅱ＝…＝S_N－S_N－1＝ΔS＝
      (此公式可以用来判断物体是否做匀变速直线运动)。进一步推论：S_n＋m－S_n＝
      ，其中S_n、S_n＋m分别表示第n段和第(n＋m)段相等时间内的位移，T为相等时间间隔。
   2. 某段时间内的平均速度，等于该段时间的中间时刻的瞬时速度，即。
   3. 某段位移中点的瞬时速度等于初速度v₀和末速度v平方和一半的平方根，即v_s/2＝，其中S_n、S_n＋m分别表示第n段和第(n＋m)段相等时间内的位移，T为相等时间间隔。
   4. 某段时间内的平均速度，等于该段时间的中间时刻的瞬时速度，即。
   5. 某段位移中点的瞬时速度等于初速度v₀和末速度v平方和一半的平方根，即v_s/2＝
      。

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