高中物理计算题

如图甲所示，光滑且足够长的平行金属导轨MN、PQ与水平面间的倾角=30°，两导轨间距L=0.3m。导轨电阻忽略不计，其间连接有阻值R=0.4Ω的固定电阻。开始时，导轨上固定着一质量m=0.1kg、电阻r=0.2Ω的金属杆ab，整个装置处于磁感应强度B=0.5T的匀强磁场中，磁场方向垂直导轨面向下。现拆除对金属杆ab的约束，同时用一平行金属导轨面的外力F沿斜面向上拉金属杆ab，使之由静止开始向上运动。电压采集器可将其两端的电压U即时采集并输入电脑，获得的电压U随时间t变化的关系如图乙所示。求：（1）在t=2.0s时通过金属杆的感应电流的大小和方向；（2）金属杆在2.0s内通过的位移；（3）2s末拉力F的瞬时功率。

如图所示，M、N为两块带等量异种电荷的平行金属板，两板间电压可取从零到某一最大值之间的各种数值。静止的带电粒子带电量为+q，质量为m（不计重力），从点P经电场加速后，从小孔Q进入N板右侧的匀强磁场区域，磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向外，CD为磁场边界上的一绝缘板，它与N板的夹角为a=45°，孔Q到板的下端C的距离为L。当M、N两板间电压取最大值时，粒子恰垂直打在CD板上。求：（1）两板间电压的最大值U_m；（2）CD板上可能被粒子打中的区域的长度。

［物理——选修3-5］
（1）下列说法正确的是                                                                             （  ）

A．放射性元素的半衰期随温度的升高而减小

B．放射性元素放射出的射线、射线和射线，电离能力最强的是射线

C．衰变成要经过6次衰变和4次衰变

D．原子从较高的激发态向较低的激发态或基态跃迁的过程，是吸收能量的过程。

E．光电效应的实验结论是：对于某种金属，超过极限频率的入射光频率越高，所产生的光电子的最大初动能就越大
（2）如图所示，在高为h=5m的平台右边缘上，放着一个质量M=3kg的铁块，现有一质量为m=1kg的钢球以v₀=10m/s的水平速度与铁块在极短的时间内发生正碰被反弹，落地点距离平台右边缘的水平距离为l=2m．已知铁块与平台之间的动摩擦因数为0．5，求铁块在平台上滑行的距离s（不计空气阻力，铁块和钢球都看成质点）．

［物理——选修3-4］
（1）下列说法正确的是                                                                             （   ）

A．波的图象表示介质中“某个质点”在“各个时刻”的位移

B．当波源与观察者相互远离时，观察到的频率变小

C．光的偏振现象说明光是纵波

D．均匀变化的磁场产生均匀变化的电场，均匀变化的电场产生均匀变化的磁场

E．狭义相对论认为，在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的，真空的光速都是相同的。
（2）高速公路上的标志牌都用“回归反射膜”制成，夜间行车时，它能把车灯射出的光逆向返回。这种“回归反射膜”是用球体反射元件制成的。如图，透明介质球的球心位于O点，半径为R，光线DC平行于直径AOB射到介质球的C点，DC与AB的距离H＝R．若DC光线进入介质球折射后，经一次反射，再折射后射出的光线与入射光线平行，试作出光路图，并算出介质球的折射率．

［物理——选修3-3］
（1）下列说法正确的是                                                                           （   ）
A．物体吸收热量，其温度一定升高
B．热量只能从高温物体向低温物体传递
C．做功和热传递是改变物体内能的两种方式
D．布朗运动是悬浮在液体中固体颗粒的分子无规则运动的反映
E．第二类永动机是不能制造出来的，尽管它不违反热力学第一定律，但它违反热力学第二定律
（2））一定质量的理想气体从状态A变化到状态B，再变化到状态C，其状态变化过程的p-V图象如图所示。已知该气体在状态A时的温度为27℃。则：
①该气体在状态B．C时的温度分别为多少℃？
②该气体从状态A到状态C的过程中是吸热，还是放热？传递的热量是多少？

如图所示，空间分布着有理想边界的匀强电场和匀强磁场。左侧匀强电场的场强大小为E、方向水平向右，电场宽度为L；中间区域和右侧匀强磁场的磁感应强度大小均为B，方向分别垂直纸面向外和向里。一个质量为m、电量为q、不计重力的带正电的粒子从电场的左边缘的O点由静止开始运动，穿过中间磁场区域进入右侧磁场区域后,又回到O点,然后重复上述运动过程。求:
（1）画出带电粒子在上述运动过程的轨迹；
（2）带电粒子在磁场中运动的轨道半径；
（3）带电粒子在磁场中回转一周所用的时间。

如图所示，倾角θ=37°的斜面底端B平滑连接着半径r=0.40m的竖直光滑圆轨道。质量m=0.50kg的小物块，从距地面h=2.7m处沿斜面由静止开始下滑，小物块与斜面间的动摩擦因数μ=0.25，求：（sin37°=0.6，cos37°=0.8，g=10m/s²）
（1）物块滑到斜面底端B时的速度大小。
（2）物块运动到圆轨道的最高点A时，对圆轨道的压力大小。

CDE是固定在绝缘水平面上的光滑金属导轨，CD =" DE" = L，∠CDE=60°，如图甲所示，CD和DE单位长度的电阻均为r₀，导轨处于磁感应强度为B．竖直向下的匀强磁场中。一根金属杆MN，长度大于L，电阻可忽略不计。现MN在向右的水平拉力作用下以速度v₀，在CDE上匀速滑行。MN在滑行的过程中始终与CDE接触良好，并且与C．E所确定的直线平行。
（1）求MN滑行到C．E两点时，C．D两点电势差的大小；
（2）推导MN在CDE上滑动过程中，回路中的感应电动势E与时间t的关系表达式；
（3）在运动学中我们学过：通过物体运动速度和时间的关系图线（v – t 图）可以求出物体运动的位移x，如图乙中物体在0 – t₀时间内的位移在数值上等于梯形Ov₀P t₀的面积。通过类比我们可以知道：如果画出力与位移的关系图线（F—x图）也可以通过图线求出力对物体所做的功。
请你推导MN在CDE上滑动过程中，MN所受安培力F_安与MN的位移x的关系表达式，并用F_安与x的关系图线求出MN在CDE上整个滑行的过程中，MN和CDE构成的回路所产生的焦耳热。

为了研究过山车的原理，物理小组提出了下列的设想：取一个与水平方向夹角为37°．长为L=2.0m的粗糙的倾斜轨道AB，通过水平轨道BC与竖直圆轨道相连，出口为水平轨道DE，整个轨道除AB段以外都是光滑的。其中AB与BC轨道以微小圆弧相接，如图所示。一个小物块以初速度，从某一高处水平抛出，到A点时速度方向恰沿AB方向，并沿倾斜轨道滑下。已知物块与倾斜轨道的动摩擦因数（g取10m/s²，）求：
（1）小物块的抛出点和A点的高度差；
（2）要使小物块不离开轨道，并从水平轨道DE滑出，求竖直圆弧轨道的半径应该满足什么条件；
（3）为了让小物块不离开轨道，并且能够滑回倾斜轨道AB，则竖直圆轨道的半径应该满足什么条件。

实验小组为了测量一栋26层的写字楼每层的平均高度（层高）及电梯运行情况，请一质量为m="60" kg的同学站在放于电梯的水平地板上的体重计上，体重计内安装有压力传感器，电梯从一楼直达26楼，已知t=0至t="1" s内，电梯静止不动，与传感器连接的计算机自动画出了体重计示数随时间变化的图线，如下图．求：
（1）电梯启动和制动时的加速度大小：
（2）该大楼每层的平均层高．

如图所示，有界匀强磁场的磁感应强度为B，方向垂直纸面向里，MN为其左边界，磁场中放置一半径为R的圆柱形金属圆筒，圆心O到MN的距离OO₁=2R，圆筒轴线与磁场平行．圆筒用导线通过一个电阻r₀接地，最初金属圆筒不带电．现有范围足够大的平行电子束以速度v₀从很远处沿垂直于左边界MN向右射入磁场区，已知电子质量为m，电量为e．

（1）若电子初速度满足，则在最初圆筒上没有带电时，能够打到圆筒上的电子对应MN边界上O₁两侧的范围是多大？
（2）当圆筒上电量达到相对稳定时，测量得到通过电阻r₀的电流恒为I，忽略运动电子间的相互作用，求此时金属圆筒的电势φ和电子到达圆筒时速度v（取无穷远处或大地电势为零）．
（3）在（2）的情况下，求金属圆筒的发热功率．

如图所示，光滑绝缘水平面上放置一均匀导体制成的正方形线框abcd，线框质量为m，电阻为R，边长为L．有一方向竖直向下的有界磁场，磁场的磁感应强度为B，磁场区宽度大于L，左边界与ab边平行．线框在水平向右的拉力作用下垂直于边界线穿过磁场区．
（1）若线框以速度v匀速穿过磁场区，求线框在离开磁场时ab两点间的电势差；
（2）若线框从静止开始以恒定的加速度a运动，经过t₁时间ab边开始进入磁场，求cd边将要进入磁场时刻回路的电功率；
（3）若线框以初速度v₀进入磁场，且拉力的功率恒为P₀．经过时间T，cd边进入磁场，此过程中回路产生的电热为Q．后来ab边刚穿出磁场时，线框速度也为v₀，求线框穿过磁场所用的时间t．
      

如图所示，一质量为m的氢气球用细绳拴在地面上，地面上空风速水平且恒为v₀，球静止时绳与水平方向夹角为α．某时刻绳突然断裂，氢气球飞走．已知氢气球在空气中运动时所受到的阻力f正比于其相对空气的速度v，可以表示为f=kv（k为已知的常数）．则
（1）氢气球受到的浮力为多大？
（2）绳断裂瞬间，氢气球加速度为多大？
（3）一段时间后氢气球在空中做匀速直线运动，其水平方向上的速度与风速v₀相等，求此时气球速度大小（设空气密度不发生变化，重力加速度为g）．

 

【物理－物理3-5】
（1）置于铅盒中的放射源发射的、和三种射线，由铅盒的小孔射出，在小孔外放一张铝箔，铝箔后的空间有一匀强电场。射线进入电场后，变为a、b两束，射线a沿原来方向行进，射线b发生了偏转，如图所示，则图中的射线a为_________射线，射线b为___________射线。

（2）如图所示，平放在水平面上的轻质弹簧的一端固定在竖直墙上，质量为 的光滑弧形槽静止在光滑水平面上，底部与水平面平滑连接。一个质量为的小球从槽高处由静止开始下滑，要使小球能与弧形槽发生第二次作用，、应满足怎样的条件？

如图甲所示，在以O为坐标原点的平面内，存在着范围足够大的电场和磁场。一个质量，带电量的带电小球在0时刻以的速度从O点沿方向（水平向右）射入该空间，在该空间同时加上如图乙所示的电场和磁场，其中电场沿方向（竖直向上），场强大小。磁场垂直于平面向外，磁感应强度大小。取当地的重力加速度，不计空气阻力，计算结果中可以保留根式或。试求：

（1）末小球速度的大小。
（2）在给定的坐标系中，大体画出小球在0~内运动轨迹的示意图。
（3）末小球的位置坐标。