高中物理力学实验计算题

在如图所示的圆锥摆中，已知绳子长度为L ，绳子转动过程中与竖直方向的夹角为θ ，试求小球做圆周运动的周期。

一质量为4kg的小球从空中做自由落体运动，求物体：
（1）前2s内重力的平均功率
（2）第2s末重力的瞬时功率

长为L的细线，拴一质量为m的小球，一端固定于O点。让其在水平面内做匀速圆周运动（这种运动通常称为圆锥摆运动），如图所示。当摆线L与竖直方向的夹角是时，求：

（1）线的拉力F；
（2）小球运动的线速度大小；

在用高级沥青铺设的高速公路上，汽车的设计时速是108km/h。汽车在这种路面上行驶时，它的轮胎与地面的最大静摩擦力等于车重的0.6倍。如果汽车在这种高速路的水平弯道上拐弯，假设弯道的路面是水平的，其弯道的最小半径是多少？如果高速路上设计了圆弧拱桥做立交桥，要使汽车能够安全通过圆弧拱桥，这个圆弧拱桥的半径至少是多少？

轻杆长L=1.5m，以一端为圆心，在竖直面内做圆周运动，杆另一端固定一个质量m=1.8kg小球，小球通过最高点时速率v=3m/s，求此时小球对杆的作用力大小及方向（g=10m/s²）。

如图所示，不计滑轮的摩擦，将弹簧C的右端由a点水平拉到b点时，弹簧B刚好没有形变。求A.b两点间的距离。已知弹簧B.C的劲度系数分别为，钩码的质量为m，弹簧C的右端在a点时刚好没有形变。

为了探求弹簧弹力和弹簧伸长量的关系,某同学选了A､B两根规格不同的弹簧进行测试,根据测得的数据绘出如图所示的图象。

①从图象上看,该同学没能完全按实验要求做,使图象上端成为曲线,图象上端成为曲线的原因是.
②B弹簧的劲度系数为N/m.
③若要制作一个精确度较高的弹簧秤,应选弹簧.

音圈电机是一种应用于硬盘、光驱等系统的特殊电动机.下图是某音圈电机的原理示意图，它由一对正对的磁极和一个正方形刚性线圈构成，线圈边长为，匝数为，磁极正对区域内的磁感应强度方向垂直于线圈平面竖直向下，大小为，区域外的磁场忽略不计.线圈左边始终在磁场外，右边始终在磁场内，前后两边在磁场内的长度始终相等.某时刻线圈中电流从流向，大小为．

（１）求此时线圈所受安培力的大小和方向。
（２）若此时线圈水平向右运动的速度大小为，求安培力的功率．

一辆质量m=2.0×10³kg的汽车，经过半径r=50m的水平弯路．则：
（1）当汽车的速度v=10m/s时，受到的向心力为多大？
（2）若汽车轮胎与路面间的最大静摩擦力F_m=9.0×10³N，为了使这辆车通过此段弯路时不发生侧滑，行驶的最大速度为多大？

绳系着装水的水桶，在竖直平面内做圆周运动，水的质量m = 0.5kg，绳长L = 40cm，求：
（１）桶的速率为3m/s时，桶在最高点时水能不能流出？
（２）水对桶底的压力为15N时，桶在最高点速率v₂=？

如图所示，是马戏团中上演的飞车节目，在竖直平面内有半径为R的圆轨道．表演者骑着摩托车在圆轨道内做圆周运动．已知人和摩托车的总质量为m，人以v₁＝的速度过轨道最高点B，并以v₂＝v₁的速度过最低点A.求在A、B两点轨道对摩托车的压力大小相差多少？

如图所示，半径为R，内径很小的光滑半圆管竖直放置。两个质量均为m的小球a、b以不同的速度进入管内，a通过最高点A时，对管壁上部的压力为3mg，b通过最高点A时，对管壁下部的压力为0.75 mg，求a、b两球落地点间的距离。

如图（a）所示，在倾角的光滑固定斜面上有一劲度系数k＝100N/m的轻质弹簧，弹簧下端固定在垂直于斜面的挡板上，弹簧上端拴接一质量m＝2 kg的物体，初始时物体处于静止状态。取g＝10 m/s²。

（a）                   （b）                     （c）
（1）求此时弹簧的形变量x₀；
（2）现对物体施加沿斜面向上的拉力F，拉力F的大小与物体位移x的关系如图（b）所示，设斜面足够长。
a．分析说明物体的运动性质并求出物体的速度v与位移x的关系式；
b．若物体位移为0.1m时撤去拉力F，在图（c）中做出此后物体上滑过程中弹簧弹力f的大小随形变量的函数图像；并且求出此后物体沿斜面上滑的最大距离x_m以及此后运动的最大速度v_m。

汽车发动机的额定功率为60kW，汽车质量为5t，汽车在水平路面上行驶时，阻力是车重的0.1倍，g取10ｍ/s²，问：
（1）汽车保持额定功率从静止起动后能达到的最大速度是多少?
（2）若汽车保持0.5ｍ/s²的加速度做匀加速运动，这一过程能维持多长时间?

一同学骑自行车在水平公路上以5 m/s的恒定速率转弯，已知人和车的总质量m＝80 kg，转弯的路径近似看成一段圆弧，圆弧半径R＝20m，求：
(1)人和车作为一个整体转弯时需要的向心力；
(2)若车胎和路面间的动摩擦因数μ＝0.5，为安全转弯，车速不能超过多少？(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取10 m/s²)