高中物理计算题

如图甲所示为一台小型发电机的示意图，单匝线圈逆时针转动。若从中性面开始计时，产生的电动势随时间的变化规律如图乙所示。已知发电机线圈内阻为1.0Ω，外接灯泡的电阻为9.0Ω。求：

（1）写出流经灯泡的瞬时电流的表达式
（2）转动过程中穿过线圈的最大磁通量
（3）线圈匀速转动一周的过程中，外力所做的功

如图所示，在第Ⅱ象限内有水平向右的匀强电场，电场强度为E，在第Ⅰ、Ⅳ象限内分别存在如图所示的匀强磁场，磁感应强度大小相等，有一个带电粒子以垂直于x轴的初速度v₀从x轴上的P点进入匀强电场中，并且恰好与y轴的正方向成45°角进入磁场，又恰好垂直x轴进入第Ⅳ象限的磁场，已知OP之间的距离为d，（不计粒子重力）求：

（1）带电粒子在磁场中做圆周运动的半径，
（2）带电粒子从进入磁场到第二次经过x轴，在磁场中运动的总时间，
（3）匀强磁场的磁感应强度大小。

静电喷漆技术具有效率高、浪费少、质量好，有利于工人健康等优点，其装置原理图如图所示。A、B为两块平行金属板，间距为d，两板间有方向由B指向A、场强为E的匀强电场。在A板的中央放置一个安全接地的静电油漆喷枪P，油漆喷枪的半圆形喷嘴可向各个方向均匀地喷出带负电油漆微粒，微粒的初速度为v₀，质量为m，电荷量为q，微粒的重力和所受空气阻力以及微粒之间的作用力均不计，微粒最后都落在金属板B上且对匀强电场不影响。试求：

（1）微粒打在B板上的动能E_k。
（2）微粒最后落在B板上所形成的图形面积的大

如图所示，质量M=8.0kg、长L=2.0m的薄木板静置在光滑水平地面上，且木板不固定。质量m=0.40kg的小滑块（可视为质点）以速度v₀从木板的左端冲上木板。已知滑块与木板间的动摩擦因数μ=0.20，（假定滑块与木板之间最大静摩擦力与滑动摩擦力相等，重力加速度g取10m/s²。）

（1）若v₀=2.1m/s，从小滑块滑上长木板，到小滑块与长木板相对静止，小滑块的位移是多少？
（2）若v₀=3.0m/s，在小滑块冲上木板的同时，对木板施加一个水平向右的恒力F，如果要使滑块不从木板上掉下，力F应满足什么条件？

如图1所示，t＝0时，质量为0.5kg的物体从倾角的斜面上A点由静止开始下滑，经过B点后进入水平面（经过B点前后速度大小不变），最后停在C点。运动过程中速度的大小随时间的关系如图2所示（重力加速度g＝10 m/s²，sin37°＝0.6，cos 37°＝0.8）求：

（1）物体在斜面上的加速度和在水平面上的加速度；
（2）经过多长时间物体恰好停在C点？
（3）物体通过的总路程是多少？

如图所示，光滑水平面上有A、B两个物体，A物体的质量m_A＝1 kg，B物体的质量m_B＝4 kg，A、B两个物体分别与一个轻弹簧拴接，B物体的左端紧靠竖直固定墙壁，开始时弹簧处于自然长度，A、B两物体均处于静止状态，现用大小为F＝10 N的水平恒力向左推A，将弹簧压缩了20 cm时，A的速度恰好为0，然后撤去水平恒力，求：

（1）弹簧的最大弹性势能及运动过程中A物体的最大速度；
（2）运动过程中B物体的最大速度。

如图甲所示，宽度为d的竖直狭长区域内（边界为L₁、L₂），存在垂直纸面向里的匀强磁场和竖直方向上的周期性变化的电场（如图乙所示），电场强度的大小为E₀，E＞0表示电场方向竖直向上。t＝0时，一带正电、质量为m的微粒从左边界上的N₁点以水平速度v射入该区域，沿直线运动到Q点后，做一次完整的圆周运动，再沿直线运动到右边界上的N₂点。Q为线段N₁N₂的中点，重力加速度为g。上述d、E₀、m、v、g为已知量。

（1）求微粒所带电荷量q和磁感应强度B的大小；
（2）求电场变化的周期T；
（3）改变宽度d，使微粒仍能按上述运动过程通过相应宽度的区域，求T的最小值。

如图所示，虚线MN左侧有一场强为E₁＝E的匀强电场，在两条平行的虚线MN和PQ之间存在着宽为L、电场强度为E₂＝2E的匀强电场，在虚线PQ右侧相距为L处有一与电场E₂平行的屏。现将一电子（电荷量为e，质量为m）无初速度地放入电场E₁中的A点（A点离两场边界距离为L/2），最后电子打在右侧的屏上，AO连线与屏垂直，垂足为O，求：

（1）电子从释放到刚射出电场E₂时所用的时间；
（2）电子刚射出电场E₂时的速度方向与AO连线夹角θ的正切值tan θ；
（3）电子打到屏上的点P′到点O的距离y。

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。

质量为1kg的小球用长为0.5m的细线悬挂在O点，O点距地面高度为1m，如果使小球绕OO′轴在水平面内做圆周运动，若细线受到拉力为12.5N就会被拉断。求：

（1）当小球的角速度为多大时线将断裂？
（2）小球落地点与悬点的水平距离。（g取10 m/s²）

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，水平轨道MN与竖直光滑半圆轨道相切于N点，轻弹簧左端固定在轨道的M点，将一质量为m=1kg的小物块靠在弹簧右端并压缩至O点，此时弹簧储有弹性势能E_p，现将小物块无初速释放，小物块恰能通过轨道最高点B，此后水平飞出再落回到水平面。已知ON的距离L=3.0m，小物块与水平轨道间的动摩擦因数μ=0.2，圆轨道半径R=0.4m，g取10 m/s²。求：

（1）小物块通过B点抛出后，落地点距N的水平距离x；
（2）弹簧储有的弹性势能E_p。

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。

宜宾市某中学阳光体育活动跑操过程如图所示。环形跑道由矩形ABCD和两个半圆BEC、DFA组成。已知AB长L，AD长d。跑操时，学生均匀地排列在环形跑道上以相同的方式整齐地跑动。某人用遥控直升机下悬挂质量为m的摄像机拍摄跑操情况。开始时遥控直升机悬停在C点正上方。

（1）小王在跑操前正好站在A点，听到起跑命令后从静止开始沿AB方向做匀加速直线运动，到达AB中点时速度达到v，然后匀速率跑动。求小王跑完一圈所用的时间；
（2）若遥控直升机从C点正上方运动到D点正上方经历的时间为t，直升飞机的运动视作水平方向的匀加速直线运动。在拍摄过程中悬挂摄影机的轻绳与竖直方向的夹角始终为β，假设空气对摄像机的作用力始终水平。试计算这段时间内空气对摄像机作用力的大小。

如图所示，ABCD是一个T型支架，支架A端有一大小与质量均可忽略的光滑定滑轮，D点处有一光滑转动轴，AC与BD垂直，且， BD长为m，AC与水平地面间的夹角为，整个支架的质量为kg（BD部分质量不计）．质量为kg的小滑块置于支架的C端，并与跨过定滑轮的轻绳相连，绳另一端作用一竖直向下大小为24N的拉力F，小滑块在拉力作用下由静止开始沿AC做匀加速直线运动，己知小滑块与斜面间的动摩擦因数为．（m/s²，，）

（1）求小滑块沿AC向上滑的加速度大小；
（2）滑块开始运动后，经过多长时间支架开始转动？
（3）为保证支架不转动，作用一段时间后撤去拉力F，求拉力作用的最大时间．