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如圖，粗糙水平地面上有一壓縮并鎖定的彈簧，彈簧左端固定于豎直墻壁上，右端與一質(zhì)量為m=0.1kg的小物塊A（可視為質(zhì)點(diǎn)）接觸但不連接，光滑的固定半圓周軌道MP與地面相切于M點(diǎn)，P點(diǎn)為軌道的最高點(diǎn)．現(xiàn)解除彈簧鎖定，彈簧將小物塊A推出，A沿粗糙水平地面運(yùn)動(dòng)，之后沿圓周軌道運(yùn)動(dòng)并恰能通過P點(diǎn)．已知A與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ=0.25，最初A與M點(diǎn)的距離L₁=2m，圓周軌道半徑R=0.4m，g取10m/s²，空氣阻力不計(jì)．求：
（1）小滑塊到達(dá)P點(diǎn)時(shí)的速度大小；
（2）彈簧彈力對(duì)滑塊所做的功．
（3）彈簧仍將小物塊從A點(diǎn)推出，為了使小物塊能夠從P點(diǎn)落回A點(diǎn)，此時(shí)A與M點(diǎn)的距離L₂應(yīng)該取多大．

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一、選擇題：1、C 2、BD 3、A 4、B 5、AB 6、BCD 7、C 8、A

9、C 10、AD 11、BC 12、C

二、實(shí)驗(yàn)題（本題共2小題共18分）將答案填在橫線上或作圖和連線.

13、（6分）CFEBAD

14、（12分）（1）E；C

（2）甲

（3）連接實(shí)物圖

（4）①變大  ②10Ω

（1）每空1分（2）2分（3）4分（4）每空2分。

三、本大題共四小題共計(jì)54分．解答時(shí)請(qǐng)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(shù)值計(jì)算的題．答案中必須明確寫出數(shù)值和單位    

15、（12分）（1）兩物體第一次并排時(shí)蟑螂下降了H/2，兩物體速度大小總是相等，可以從能量角度分析。

                     （2分）

    由此得                    （2分）

   （2）蟑螂在垂直于下降物體側(cè)面跳開時(shí)具有豎直速度，這等于它所離開的物體的速度，這樣跳運(yùn)并不影響此物體速度。但是當(dāng)蟑螂抓住第二個(gè)物體側(cè)面后，系統(tǒng)速度變了。系統(tǒng)的一部分能量轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)能�？傻刃�處理，根據(jù)動(dòng)量守恒定律求新速度。兩物體以速度v₁一起運(yùn)動(dòng)，蟑螂以同樣大小、但相反方向的速度迎面飛去，經(jīng)這樣“碰撞”后速度為

                 （1分）

                                  （1分）

    第一物體以此初速度向下運(yùn)動(dòng)的加速度等于    （1分）

    第一物體運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)所需時(shí)間等于     （1分）

    再經(jīng)過時(shí)間t兩物體相齊，則所求時(shí)間為

          （2分）

   （3）相對(duì)相遇點(diǎn)，帶有蟑螂的物體上升高度為

                   （2分）

16、（13分）（1）質(zhì)子射入磁場(chǎng)后做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，有

evB=mv²/r                                           （2分）

    可得v=eBr/m                                        （1分）

（2）質(zhì)子沿x軸正向射入磁場(chǎng)后經(jīng)1/4圓弧后以速度v垂直于電場(chǎng)方向進(jìn)入電場(chǎng)，周期為

                                        （1分）

在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間

t₁=T/4=πm/2eB                                        （1分）

進(jìn)入電場(chǎng)后做拋物線運(yùn)動(dòng)，沿電場(chǎng)方向運(yùn)動(dòng)r后到達(dá)y軸，因此有

                                                       （1分）   

       t₂=                                        （1分）

所求時(shí)間為t= t₁+ t₂=                            （1分）

（3）質(zhì)子在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)過120°角后從P點(diǎn)垂直電場(chǎng)線進(jìn)入電場(chǎng)，如圖所示�！　�

P點(diǎn)距y軸的距離

x₁=r+rsin30°=1.5r　　　                         （1分）

因此可得質(zhì)子從進(jìn)入電場(chǎng)至到達(dá)y軸所需時(shí)間為 =          （1分） 

質(zhì)子在電場(chǎng)中沿y軸方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，因此有

                                          （1分）

質(zhì)子到達(dá)y軸的位置坐標(biāo)為    即（0，r+）   (1分)

圖                            （1分）

17、（14分）金屬棒a b從靜止開始運(yùn)動(dòng)至X₀=6m處，曲線方程

       y′=0.8sin(X₀)m                 （1）                     （2分）

設(shè)金屬棒在X₀處的速度為V′，切割磁感線運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E′

E′=B y′V′                     （2）                     （2分）

此時(shí)電路中消耗的電功率為P′

P′=                             （3）                        （3分）

此過程中安培力對(duì)金屬棒做功為W_安，根據(jù)動(dòng)能定理

   mgsin37⁰•S －μmgcos37⁰ •S－ W_安 = m V′²         （4）              （4分）

由（1）~（4）式聯(lián)解得  W_安 =  3.8 J            （3分）

18

11

18、（15分）（1）滑塊到b點(diǎn)瞬間，滑塊與小車在水平方向上有共同速度，設(shè)為滑塊小車系統(tǒng)水平方向上動(dòng)量守恒：           ①（2分）

（2）滑塊至b點(diǎn)瞬間，設(shè)滑塊速度為v，取車上表面為重力勢(shì)能零勢(shì)面系統(tǒng)機(jī)械能守恒：          ②（2分）

設(shè)過程中車上表面和環(huán)的彈力對(duì)滑塊共做功W_N，對(duì)滑塊應(yīng)用動(dòng)能定理有：

           ③（2分）

   由①②③得：         ④（2分）

（3）滑塊越過b點(diǎn)后，相對(duì)小車作豎直上拋運(yùn)動(dòng)，隨后，將再度從b點(diǎn)落入圓球，小車進(jìn)一步被加速，當(dāng)滑塊滑回小車的上表面時(shí)，車速最大，設(shè)此時(shí)滑塊速度為，車速為

系統(tǒng)動(dòng)量守恒：          ⑤（2分）

系統(tǒng)機(jī)械能守恒：   ⑥（2分）

聯(lián)立⑤⑥解得：            ⑦（3分）