如图所示，两根足够长的平行光滑金属导轨、间距，其电阻不计，两导轨及其构成的平面均与水平面成角，N、Q两端接有的电阻。一金属棒垂直导轨放置，两端与导轨始终有良好接触，已知的质量，电阻，整个装置处在垂直于导轨平面向上的匀强磁场中，磁感应强度大小。在平行于导轨向上的拉力作用下，以初速度沿导轨向上开始运动，可达到最大速度。运动过程中拉力的功率恒定不变，重力加速度。

1. 如图所示，两根足够长的平行光滑金属导轨 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 间距 $\text{[math]}$ ，其电阻不计，两导轨及其构成的平面均与水平面成 $\text{[math]}$ 角，N、Q两端接有 $\text{[math]}$ 的电阻。一金属棒 $\text{[math]}$ 垂直导轨放置， $\text{[math]}$ 两端与导轨始终有良好接触，已知 $\text{[math]}$ 的质量 $\text{[math]}$ ，电阻 $\text{[math]}$ ，整个装置处在垂直于导轨平面向上的匀强磁场中，磁感应强度大小 $\text{[math]}$ 。 $\text{[math]}$ 在平行于导轨向上的拉力作用下，以初速度 $\text{[math]}$ 沿导轨向上开始运动，可达到最大速度 $\text{[math]}$ 。运动过程中拉力的功率恒定不变，重力加速度 $\text{[math]}$ 。

(1) 求拉力的功率P；

(2) $\text{[math]}$ 开始运动后，经 $\text{[math]}$ 速度达到 $\text{[math]}$ ，此过程中 $\text{[math]}$ 克服安培力做功 $\text{[math]}$ ，求该过程中 $\text{[math]}$ 沿导轨的位移大小x。

【考点】

动能定理的综合应用; 安培力; 法拉第电磁感应定律;

【答案】

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综合题困难

1. 如图所示，从A点以水平速度 $\text{[math]}$ 抛出质量 $\text{[math]}$ 的小物块P（可视为质点），当物块P运动至 $\text{[math]}$ 点时，恰好沿切线方向进入半径 $\text{[math]}$ 、圆心角 $\text{[math]}$ 的固定光滑圆弧轨道 $\text{[math]}$ ，轨道最低点 $\text{[math]}$ 与水平地面相切， $\text{[math]}$ 点右侧水平地面某处固定挡板上连接一水平轻质弹簧。物块P与水平地面间动摩擦因数 $\text{[math]}$ 为某一定值， $\text{[math]}$ 取 $\text{[math]}$ ，弹簧始终在弹性限度内，不计空气阻力。求：

(1) 抛出点A距水平地面的高度 $\text{[math]}$ ；

(2) 若小物块P第一次压缩弹簧被弹回后恰好能回到 $\text{[math]}$ 点，求弹簧压缩过程中的最大弹性势能 $\text{[math]}$ 。

综合题普通

2. 如图所示，ABC为金属杆做成的轨道，固定在竖直平面内．轨道的AB段水平粗糙，BC段光滑，由半径为R的两段 $\text{[math]}$ 圆弧平滑连接而成．一质量 $\text{[math]}$ kg的小环套在杆上，在F＝1.8N的恒定水平拉力作用下，从A点由静止开始运动，经时间t=0.4s到达B点，然后撤去拉力F，小环沿轨道上滑，到达C处恰好掉落做自由落体运动．小环与水平直杆间动摩擦因数 $\text{[math]}$ ，重力加速度g取10m/s² ．求：

(1) 小环到达B点时的速度大小；

(2) 圆弧的半径R；

(3) 小环从C处下落到与AB等高处所用的时间．

综合题普通

3. 如图所示，竖直平面内的直角坐标系xOy中有一细杆OAB，OA段弯曲且光滑，曲线方程为 $\text{[math]}$ ， AB为直杆且与OA相切，B与一垂直于AB的挡板相连。可视为质点的开孔小球（孔的直径略大于杆的直径）套在细杆上，现将小球从O点以初速度 $\text{[math]}$ 沿x轴的正方向抛出，小球与挡板碰撞时无机械能损失。已知小球的质量0.1kg，A和B点的横坐标分别为8m和16m，小球与AB部分的动摩擦因数为0.75，g取 $\text{[math]}$ 。

(1) 若 $\text{[math]}$ ，求小球第一次运动到A点时速度的大小；

(2) 若 $\text{[math]}$ ，求小球在AB杆上运动的总路程；

(3) 若 $\text{[math]}$ ，求小球抛出瞬间对细杆的压力大小。

综合题困难