(16分) 如图所示，ABC是固定在竖直平面内的绝缘圆弧轨道，圆弧半径为
．A点与圆心O等高，B、C点处于竖直直径的两端．PA是一段绝缘的竖直圆管，两者在A点平滑连接，整个装置处于方向水平向右的匀强电场中．一质量为
、电荷量为
的小球从管内与C点等高处由静止释放，一段时间后小球离开圆管进入圆弧轨道运动．已知匀强电场的电场强度
（
为重力加速度），小球运动过程中的电荷量保持不变，忽略圆管和轨道的摩擦阻力．求：
(1）小球到达B点时速度的大小；
(2）小球到达B点时对圆弧轨道的压力；
(3）小球在圆弧轨道运动过程中速度最大为多少？
如图4－4－6所示，质量为m的滑块，放在光滑的水平平台上，平台右端B与水平传送带相接，传送带的运行速度为v0，长为L.今将滑块缓慢向左压缩固定在平台上的轻弹簧，到达某处时突然释放．当滑块滑到传送带右端C时，恰好与传送带速度相同．滑块与传送带间的动摩擦因数为μ.
图4－4－6
(1)试分析滑块在传送带上的运动情况．
(2)若滑块离开弹簧时的速度大于传送带的速度，求释放滑块时，弹簧具有的弹性势能．
(3)若滑块离开弹簧时的速度大于传送带的速度，求滑块在传送带上滑行的整个过程中产生的热量．
如图4－3－11甲所示，竖直平面内的光滑轨道由直轨道AB和圆轨道BC组成，小球从轨道AB上高H处的某点由静止滑下，用力传感器测出小球经过圆轨道最高点C时对轨道的压力为F，并得到如图乙所示的压力F随高度H的变化关系图象．(小球在轨道连接处无机械能损失，g＝10 m/s2)求：
图4－3－11
(1)小球从H＝3R处滑下，它经过最低点B时的向心加速度的大小；
(2)小球的质量和圆轨道的半径．
人骑自行车由静到动，除了要增加人和车的动能以外，还要克服空气及其他阻力做功．为了测量人骑自行车的功率，第一小组进行了如下实验：在离出发线5 m、10 m、20 m、30 m、…70 m的地方分别划上8条计时线，每条计时线附近站几个学生，手持秒表测运动时间．听到发令员的信号后，受测者全力骑车由出发线启动，同时全体学生都开始计时．自行车每到达一条计时线，站在该计时线上的几个学生就停止计时，记下自行车从出发线到该条计时线的时间．实验数据记录如下(每个计时点的时间都取这几个同学计时的平均值)，并计算出各段的平均速度：
| 运动距离s(m) |
0 |
5 |
10 |
20 |
30 |
40 |
50 |
60 |
70 |
| 运动时间t(s) |
0 |
2.4 |
4.2 |
6.3 |
7.8 |
9.0 |
10.0 |
11.0 |
12.0 |
| 各段速度(m/s) |
|
2.08 |
2.78 |
4.76 |
6.67 |
8.33 |
10.0 |
10.0 |
10.0 |
第二小组通过测出自行车在各点的速度，作出了v—s图4－2－9.本次实验中，学生和自行车总质量约为75 kg，设运动过程中，学生和自行车所受阻力与其速度大小成正比，整个过程中该学生骑车的功率P保持不变．
图4－2－9
(1)第一小组的学生通过分析认为：因为自行车在每一路段内的速度变化不是很大，因此可以用每一段的平均速度代替该段的速度，则在20 m～30 m路段的平均阻力f1与30 m～40 m路段的平均阻力f2之比f1∶f2为多少？被测学生骑车的功率约为多少？速度为6 m/s时的加速度为多大？
(2)第二小组的学生结合图和曲线(曲线与横坐标在s＝40 m内所围的区域共56格)，测出的被测学生骑车的功率约为多少？
某兴趣小组对一辆自制遥控小车的性能进行研究，他们让这辆小车在水平的直轨道上由静止开始运动，并将小车运动的全过程记录下来，通过处理转化为v－t图象，如图4－1－8所示(除2～10 s时间段内的图象为曲线外，其余时间段图象均为直线)．已知小车运动的过程中，2～14 s时间段内小车的功率保持不变，在14 s末停止遥控而让小车自由滑行．小车的质量为1 kg，可认为在整个过程中小车所受到的阻力大小不变．求：
图4－1－8
(1)小车所受到的阻力大小及0～2 s时间内电动机提供的牵引力大小．
(2)小车匀速行驶阶段的功率．
(3)小车在0～10 s运动过程中位移的大小．
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