高中物理计算题

如图所示的电路中，R₁=3Ω，R₂=6Ω，R₃=1.5Ω，C=20μF当开关S断开时，电源所释放的总功率为2W；当开关S闭合时，电源所释放的总功率为4W求：

（1）电源的电动势和内电阻；
（2）闭合S时，电源的输出功率；
（3）S断开和闭合时，电容器所带的电荷量各是多少？

如图所示，质量m＝1kg的通电导体棒在安培力作用下静止在倾角为37°、宽度L＝1 m的光滑绝缘框架上，磁场方向垂直于框架平面向下（磁场仅存在于绝缘框架内）。右侧回路中，电源的电动势E＝8V、内阻r＝1Ω，额定功率为8W、额定电压为4V的电动机M正常工作。取sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，重力加速度大小g＝10 m/s²。试求：

（1）电动机当中的电流I_M与通过电源的电流I_总。
（2）金属棒受到的安培力大小及磁场的磁感应强度大小。

如图所示，桌面上固定有一半径为R的水平光滑圆轨道，M、N为轨道上的两点，且位于同一直径上，P为MN段的中点。在P点处有一加速器（大小可忽略），小球每次经过P点后，其速度大小都增加 $v_0$。质量为m的小球1从N处以初速度 $v_0$沿轨道逆时针运动，与静止在M处的小球2发生第一次弹性碰撞，碰后瞬间两球速度大小相等。忽略每次碰撞时间。求：

（1）球1第一次经过P点后瞬间向心力的大小；

（2）球2的质量；

（3）两球从第一次碰撞到第二次碰撞所用时间。

2011年3月11日13时45分，日本发生9级地震并引发海啸，造成了福山核电站核泄露。日本自卫队16日出动美制CH-47D大型运输直升机提取海水为福岛第一核电站三号反应堆“泼水降温”。已知每架直升机每次从海中提取的水量为7.5吨,提水后，设直升机从悬停状态竖直向上匀加速，经过5秒钟直升机拖着水桶上升的速度达到4m/s。

（1）求此时直升机向上运动的距离是多少
（2）直升机向上运动时绳索对水桶的拉力是多大

如图所示，直流电动机M串联在直流电路中，其轴与圆盘中心O相连．开关S断开时，电压表的读数12.6V，开关S接通时，电流表的读数为2A，电压表的读数为12V．圆盘半径为5cm，测速计测得圆盘的转速为r/s，两弹簧秤的读数分别为F₁=7N，F₂=6.10N，问：

（1）电动机的输出功率、效率各为多少？
（2）拉紧皮带可使电动机停转，此时电压表、电流表的读数各为多少？电动机的输入功率为多大？

如图所示，一表面光滑、与水平方向成θ=53°角的绝缘直杆AB放在水平向右的匀强电场中， B端距地面高度h＝0.8 m．有一质量为0.5kg、电荷量为C的小环套在杆上，正以某一速度沿杆匀速下滑，小环离开杆后正好通过B端的正下方P点处（重力加速度g=10m/s²，sin53°=0.8，cos53°=0.6）

（1）试判断小环的电性，并求出小环在直杆上匀速运动速度的大小。
（2）当小环到达B端时，将电场方向顺时针方向旋转90°，场强大小变为（不考虑电场变化产生的影响），在空间内增加一个垂直于纸面向外的匀强磁场，为使环不与地面碰撞，求磁感应强度。

为了测量某住宅大楼每层的平均高度（层高）及电梯运行情况，甲、乙两位同学在一楼 电梯内用电子体重计及秒表进行了以下实验，甲同学站在体重计上，乙同学记录电梯从地面一楼到顶层全过程中，体重计示数随时间变化的情况，并作出了如图所示的图象．已知t=0时，电梯静止不动，从电梯内楼层按钮上获知该大楼共19层．求：

（1）电梯启动和制动时的加速度大小；
（2）该大楼的层高．

如图所示电路中，R₁=15Ω，滑动变阻器R₂标有“40Ω，2A”字样，理想电压表的量程有0﹣3V和0﹣15V两档，理想电流表量程有0﹣0.6A和0﹣3A两档，闭合开关S，将滑片P从最左端向右端移动到某位置时，电压表、电流表示数分别为2.5V和0.3A，继续向右滑动P至另一位置，电压表指针在满偏的，电流表指针在满偏的，求：

（1）此时电流表和电压表的示数；
（2）电源的电动势和内电阻．

如图所示，滑雪道 $AB$由坡道和水平道组成，且平滑连接，坡道倾角均为 $45°$。平台 $BC$与缓冲坡 $CD$相连，若滑雪者从 $P$点由静止开始下滑，恰好到达 $B$点。滑雪者现从 $A$点由静止开始下滑，从 $B$点飞出。已知 $A$、 $P$间的距离为 $d$，滑雪者与滑道间的动摩擦因数均为 $\mu$，重力加速度为 $g$，不计空气阻力。

（1）求滑雪者运动到 $P$点的时间 $t$；

（2）求滑雪者从 $B$点飞出的速度大小 $v$；

（3）若滑雪者能着陆在缓冲坡 $CD$上，求平台 $BC$的最大长度 $L$。

“转碟”是传统的杂技项目。如图所示，质量为 $m$的发光物体放在半径为 $r$的碟子边缘，杂技演员用杆顶住碟子中心，使发光物体随碟子一起在水平面内绕 $A$点做匀速圆周运动。当角速度为 ${\omega }_0$时，碟子边缘看似一个光环。求此时发光物体的速度大小 $v_0$和受到的静摩擦力大小 $f$。

光滑绝缘的水平面上有垂直平面的匀强磁场，磁场被分成区域Ⅰ和Ⅱ，宽度均为 $h$，其俯视图如图（a）所示，两磁场磁感应强度随时间 $t$的变化如图（b）所示， $0\sim \tau$时间内，两区域磁场恒定，方向相反，磁感应强度大小分别为 $2B_0$和 $B_0$，一电阻为 $R$，边长为 $h$的刚性正方形金属框 $\mathit{abcd}$，平放在水平面上， $\mathit{ab}、\mathit{cd}$边与磁场边界平行． $t=0$时，线框 $\mathit{ab}$边刚好跨过区域Ⅰ的左边界以速度 $v$向右运动．在 $\tau$时刻， $\mathit{ab}$边运动到距区域Ⅰ的左边界 $\frac{h}{2}$处，线框的速度近似为零，此时线框被固定，如图（a）中的虚线框所示。随后在 $\tau \sim 2\tau$时间内，Ⅰ区磁感应强度线性减小到0，Ⅱ区磁场保持不变； $2\tau \sim 3\tau$时间内，Ⅱ区磁感应强度也线性减小到0。求：

（1） $t=0$时线框所受的安培力 $F$；

（2） $t=1.2\tau$时穿过线框的磁通量 $\varphi$；

（3） $2\tau \sim 3\tau$时间内，线框中产生的热量 $Q$。

图是一种花瓣形电子加速器简化示意图，空间有三个同心圆a、b、c围成的区域，圆a内为无场区，圆a与圆b之间存在辐射状电场，圆b与圆c之间有三个圆心角均略小于90°的扇环形匀强磁场区Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ。各区感应强度恒定，大小不同，方向均垂直纸面向外。电子以初动能 $E_{k0}$从圆b上P点沿径向进入电场，电场可以反向，保证电子每次进入电场即被全程加速，已知圆a与圆b之间电势差为U，圆b半径为R，圆c半径为 $\sqrt{3}R$，电子质量为m，电荷量为e，忽略相对论效应，取 $\tan 22.5°=0.4$。

（1）当 $E_{k0}=0$时，电子加速后均沿各磁场区边缘进入磁场，且在电场内相邻运动轨迹的夹角 $\theta$均为45°，最终从Q点出射，运动轨迹如图中带箭头实线所示，求Ⅰ区的磁感应强度大小、电子在Ⅰ区磁场中的运动时间及在Q点出射时的动能；

（2）已知电子只要不与Ⅰ区磁场外边界相碰，就能从出射区域出射。当 $E_{\text{k}0}=\mathit{keU}$时，要保证电子从出射区域出射，求k的最大值。

如图，在竖直平面内由 $\frac{1}{4}$ 圆弧 $\mathit{AB}$ 和 $\frac{1}{2}$ 圆弧BC组成的光滑固定轨道，两者在最低点B平滑连接。 $\mathit{AB}$ 弧的半径为R， $\mathit{BC}$ 弧的半径为 $\frac{R}{2}$ 。一小球在A点正上方与A相距 $\frac{R}{4}$ 处由静止开始自由下落，经A点沿圆弧轨道运动。

（1）求小球在B、A两点的动能之比；

（2）通过计算判断小球能否沿轨道运动到C点。

某一长直的赛道上，有一两F1赛车前方200m有一安全车正以10m/s的速度匀速前进，此时赛车从静止出发以的加速度追赶，试求：
（1）赛车出发3s末瞬时速度大小？
（2）赛车追上安全车之前两车相距的最远距离是多少？

如下图所示，一块质量为M = 2kg，长L = 1m的匀质木板放在足够长的光滑水平桌面上，初始时速度为零．板的最左端放置一个质量m = 1kg的小物块，小物块与木板间的动摩擦因数为μ = 0.2，小物块上连接一根足够长的水平轻质细绳，细绳跨过位于桌面边缘的定滑轮（细绳与滑轮间的摩擦不计，木板与滑轮之间距离足够长，g = 10m/s²，计算结果保留三位有效数字）。

（1）若木板被固定，某人以恒力F = 4N向下拉绳，则小木块滑离木板所需要的时间是多少？
（2）若木板不固定，某人仍以恒力F = 4N向下拉绳，则小木块滑离木板所需要的时间是多少？
（3）若人以恒定速度v₁=1m/s向下匀速拉绳，同时给木板一个v₂ = 0.5m/s水平向左的初速度，则木块滑离木板所用的时间又是多少？