高中物理力学实验计算题

一个有一定厚度的圆盘，可以绕通过中心垂直于盘面的水平轴转动，圆盘加速转动时，角速度的增加量△ω与对应时间△t的比值定义为角加速度β。我们用电磁打点计时器、米尺、游标卡尺、纸带、复写纸来完成下述实验：（打点计时器所接交流电的频率为50Hz，A、B、C、D…为计数点，相邻两计数点间有四个点未画出）

①如图甲所示，将打点计时器固定在桌面上，将纸带的一端穿过打点计时器的限位孔，然后固定在圆盘的侧面，当圆盘转动时，纸带可以卷在圆盘侧面上；
②接通电源，打点计时器开始打点，启动控制装置使圆盘匀加速转动；
③经过一段时间，圆盘停止转动和打点，取下纸带，进行测量。
（1）用20分度的游标卡尺测得圆盘的直径如图乙所示，圆盘的直径d为______cm；
（2）由图丙可知，打下计数点D时，圆盘转动的角速度为______rad/s  （计算结果保留3位有效数字）
（3）圆盘转动的角加速度大小为______rad/s²。（计算结果保留3位有效数字）

（本小题满分12分）如图所示为自动灌溉的喷射装置的截面图。主要由水泵、 喷嘴竖直细输水管和喷头组成。喷头的喷嘴离地面高度为 h，喷嘴的长度为 r，水泵启动后，水从水池通过输水管道压到喷嘴并沿水平方向喷出，在地面上的落点与输水管道中心的水平距离为R，此时喷嘴每秒中喷出的水的质量为m，忽略水池中水泵与地面的高度差，不计水进入水泵时的速度以及空气阻力，重力加速度为g。

（1）求水从喷嘴喷出时的速度v和水泵的输出功率p；
（2）若要浇灌离输出管道中心2R处的蔬菜，求此时水泵的输出功率p₁。

如图所示，在竖直平面内固定的圆形绝缘轨道的圆心为O、半径为r、内壁光滑，A.B两点分别是圆轨道的最低点和最高点，该区域存在方向水平向右的匀强电场，一质量为m、带负电的小球在轨道内侧做完整的圆周运动，（电荷量不变）经过C点时速度最大，O、C连线与竖直方向的夹角，CD为直径，重力加速度为g，求

（1）小球所受到的电场力的大小
（2）小球在A点速度多大时，小球经过D点时对圆轨道的压力最小

(13分)动画片《熊出没》中有这样一个情节：某天熊大和熊二中了光头强设计的陷阱， 被挂在了树上，聪明的熊大想出了一个办法，让自己和熊二荡起来使绳断裂从而得救，其过程可简化如图所示，设悬点为0，离地高度为H=6m，两熊可视为质点且总质量m=500kg，重心为A，荡下过程重心到悬点的距离L=2m且保持不变，绳子能承受的最大张力为T=10⁴N，光头强（可视为质点）位于距离0点水平距离s=5m的B点处，不计一切阻力，重力加速度g=10m/s²。

（1）熊大和熊二为了解救自己，荡至最高点时绳与竖直方向的夹角α至少为多大？
（2）设熊大和熊二刚好在向右摆到最低点时绳子断裂，则他们的落地点离光头强的距离为多少？
（3）如果重心A到0的距离可以改变，且两熊向右摆到最低点时绳子恰好断裂，有无可能在落地时砸中光头强？请通过计算说明。

图为一个质点在水平面上沿直线运动的位移时间图像，规定向右为正方向，那么请根据图中信息回答以下问题：

（1）该质点什么时候离出发点最远？离出发点最远距离是多少？
（2）该质点在0到4s内平均速度的大小是多少？方向如何？
（3）该质点在0到4s内的路程是多少？

下图是《驾驶员守则》中的安全距离图示和部分安全距离表格：

请根据图表计算
(1)如果驾驶员的反应时间一定，请在表格中填上A的数据；
(2)如果路面情况相同，请在表格中填上B.C的数据；
(3)如果路面情况相同，一名喝了酒的驾驶员发现前面50m处有一队学生正在横穿马路，此时他的车速为72km/h，而他的反应时间比正常时慢了0.ls，请问他能在50m内停下来吗？

一质点沿直线Ox轴做变速运动，离开O点的距离随时间t变化的关系式为x=5+2t³（m），它的速度随时间t的变化关系为v=6t²（m/s），求
（1）该质点在t₁=0至t₂=2s时间内的平均速度₁和在t₂=2s至t₃=3s时间内的平均速度₂；
（2）该质点在t₂=2s和t₃=3s时刻的瞬时速度．

一辆汽车在一条平直公路上行驶，以72km/h速度行驶全程的，接着以30m/s的速度行驶完其余的，求汽车在全程内的平均速度大小？

如图所示，一质点沿半径R=20m的圆周自A点出发，顺时针方向运动了10s第一次到达B点．求：

（1）这一过程中质点的路程；
（2）这一过程中质点位移的大小和方向；
（3）这一过程中质点平均速度的大小．

一位汽车旅游爱好者打算到某风景区去观光，出发地和目的地之间是一条近似于直线的公路．他原计划全程平均速度要达到30km/h，可是走出一半路程之后发现前半段路程他的平均速度仅有20km/h，如果他仍然打算将全程的平均速度提高到原计划水平，那么在后半段路程里他开车的平均速度应达到多少？

某物体沿一条直线运动：
（1）若前一半时间内的平均速度为v₁，后一半时间内的平均速度为v₂，求全程的平均速度．
（2）若前一半位移的平均速度为v₁，后一半位移的平均速度为v₂，全程的平均速度又是多少？

如图所示，是一种测定风力的仪器，P是质量为200g的金属球，固定在一根细长钢性的金属丝下端，当无风时金属球自然竖直下垂，有风时金属丝将偏离竖直方向，刻度盘上的角度就能反映出风力的大小。若某一时刻风从图示的水平方向吹向金属球P时，金属丝向左偏离竖直方向的角度θ=30°而处于静止状态。取g=10m/s²    则：

（1）此时风力和金属丝拉力分别有多大？
（2）有人说：“若角度变为2θ，则风力也变为原来的2倍”，你认为这个结论对不对？为什么？

消防车的供水系统主要由水泵、输水管道和水枪组成。如图所示，消防水枪离地高度为H，建筑物上的火点A距地面高为h=60m，水枪与火点的水平距离为x，水泵的功率为P，整个供水系统的效率η=0.6。假设水从水枪水平射出，不计空气阻力，取g=10m/s²。

（1）若H=80m，水枪出水速度v₀=30m/s，水枪每秒出水量m₀="60" kg，水枪正中起火点A，求水泵的功率P；
（2）当完成高层灭火后，还需要对散落在火点正下方地面上的燃烧物进行灭火，将水枪竖直下移至H´=45m，假设供水系统的效率η不变，水枪出水口的横截面积不变，水泵功率应调整为P´，则P´应为多大？

如图所示，水平地面上叠放着物块A和木板B，物块A用水平轻质弹簧拉着固定在墙上。已知，物体A的质量m_A=5kg，木板B的质量m_B=10kg，物块与木板之间、木板与地面之间的动摩擦因数均为μ=0.2，弹簧的劲度系数k=200N/m。g 取10 N/kg，若要将物木板B从A的下方匀速拉出。求：

（1）轻质弹簧的伸长量x；
（2）作用在物块B上的水平拉力F的大小。

质量为500t的机车以恒定的功率由静止出发．经5min行驶2.25km．速度达到的最大值54km/h，设阻力恒定且取g=10m/s²，求：
（1）机车的功率；
（2）机车的速度为36km/h 时的加速度。