18.（10分）一端弯曲的光滑绝缘杆ABD固定在竖直平面上，如图所示，AB段水平，BD段是半径为R的半圆弧，有一电荷量为Q的正点电荷固定在圆心O点。一质量为m、电荷量为q的带正电小环套在光滑绝缘杆上，在大小为F的水平恒力作用下从C点由静止开始运动，到B点时撤去恒力，小环继续运动到达D点，已知CB间距为4R/3。（提示：根据电磁学有关知识，在某一空间放一电荷量为Q的正点电荷，则距离点电荷为r的某点的电势为
，其中k为静电力常量，设无穷远处电势为零）。
（1）定性说明从C运动到D过程小环的电势能如何变化
（2）小环在C点时加速度为多大
（3）求水平恒力F的最小值。
某游乐场中一种玩具车的运动情况可以简化为如下模型：竖直平面内有一水平轨道AB与1/4圆弧轨道BC相切于B点，如图所示。质量m=100kg的滑块（可视为质点）从水平轨道上的 P 点在水平向右的恒力F的作用下由静止出发沿轨道AC运动，恰好能到达轨道的末端C点。已知P点与B点相距L=6m，圆轨道BC的半径R=3m，滑块与水平轨道AB间的动摩擦因数μ=0.25，其它摩擦与空气阻力均忽略不计。（g取10m/s2)求：
（1）恒力F的大小．
（2）滑块第一次滑回水平轨道时离B点的最大距离
（3）滑块在水平轨道AB上运动经过的总路程S．
动车组就是把带动力的动力车与非动力车按照预定的参数组合在一起。某车次动车组由8节车厢连接而成，每节车厢的总质量均为8´104 kg,其中第1节和第5节带动力的，正常行驶时每节动力车发动机的功率均为2´107w，设动车组均在平直路面行驶，受到的阻力恒为重力的0.1倍（g取10m/s2)。求
（1）该动车组正常行驶时的最大速度
（2）当动车组的加速度为1m/s2时，第6节车对第7节车的牵引力为多大
（3）甲、乙两站相距10Km,如果动车组以50m/s的速度通过甲站，要使动车组停靠在乙站， 两台发动机至少需工作多长时间
如图所示，一束初速不计的电子流在经U =5000V的加速电压加速后，在距两极板等距处垂直进入平行板间的匀强电场，如图所示，若板间距离d =1.0cm，板长l =5.0cm，那么，要使电子能从平行板间飞出，两个极板上最多能加多大电压？（不计重力作用）。
某同学利用下述装置对轻质弹簧的弹性势能进行探究，一轻质弹簧放置在光滑水平桌面上，弹簧左端固定，右端与一小球接触而不固连弹簧处于原长时，小球恰好在桌面边缘，如图(a)所示。向左推小球，使弹黄压缩一段距离后由静止释放小球离开桌面后落到水平地面。通过测量和计算，可求得弹簧被压缩后的弹性势能。
回答下列问题：
(1)本实验中可认为，弹簧被压缩后的弹性势能Ep与小球抛出时的动能Ek相等。已知重力加速度大小为g。为求得Ek，至少需要测量下列物理量中的 (填正确答案标号)。
A.小球的质量m B.小球抛出点到落地点的水平距离s
C.桌面到地面的高度h D.弹簧的压缩量△x E.弹簧原长l。
(2).用所选取的测量量和已知量表示Ek，得Ek= 。
(3)图(b)中的直线是实验测量得到的s-△x图线。从理论上可推出，如果h不变m增加，s-△x图线的斜率会 （填“增大”、“减小”或“不变”)；由图(b) 中给出的直线关系和Ek的表达式可知，Ep与△x的 次方成正比。
图甲是某实验小组利用气垫导轨探究滑块加速度与力的关系的实验装置。他利用光电门测出长方形遮光条通过光电门所需的时间，从而算出滑块此时的速度。遮光条固定在小车上，它沿滑块运动方向的宽度为d。用不同钩码通过细线拉同一滑块，每次滑块都从同一位置由静止释放。
（1）若用刻度尺测出遮光条的宽度d如图乙所示，则d= cm；实验时将小车从图示位置由静止释放，由数字计时器读出遮光条通过光电门所用的时间Δt=2.0×10-2s，则滑块此时的速度大小为v= m/s；
（2）实验中可近似认为细线对滑块的拉力与钩码重力大小相等，则钩码的质量m与滑块的质量M间应满足的关系为 ；
（3）测出多组钩码的质量m和对应遮光条通过光电门的时间Δt，并算出遮光条通过光电门时小车的速度v，通过描点作出线性图象，研究滑块加速度与力的关系。处理数据时应作出 （选填“v-m”或“v2-m”）图象，图线斜率k= （ 用重力加速度g、滑块质量M、滑块与光电门间距离L表示）。
