高中物理计算题

如图，水平面（纸面）内间距为l的平行金属导轨间接一电阻，质量为m、长度为l的金属杆置于导轨上， $t=0$ 时，金属杆在水平向右、大小为F的恒定拉力作用下由静止开始运动，t ₀时刻，金属杆进入磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向里的匀强磁场区域，且在磁场中恰好能保持匀速运动．杆与导轨的电阻均忽略不计，两者始终保持垂直且接触良好，两者之间的动摩擦因数为μ．重力加速度大小为g．求：

①金属杆在磁场中运动时产生的电动势的大小；

②电阻的阻值．

如图，两条相距l的光滑平行金属导轨位于同一水平面（纸面）内，其左端接一阻值为R的电阻；一与导轨垂直的金属棒置于两导轨上；在电阻、导轨和金属棒中间有一面积为S的区域，区域中存在垂直于纸面向里的均匀磁场，磁感应强度打下B ₁随时间t的变化关系为 $B_1=\mathit{kt}$ ，式中k为常量；在金属棒右侧还有一匀强磁场区域，区域左边界MN（虚线）与导轨垂直，磁场的磁感应强度大小为B ₀ ， 方向也垂直于纸面向里。某时刻，金属棒在一外加水平恒力的作用下从静止开始向右运动，在t ₀时刻恰好以速度v ₀越过MN，此后向右做匀速运动。金属棒与导轨始终相互垂直并接触良好，它们的电阻均忽略不计。求

（1）在 $t=0$ 到 $t=t_0$ 时间间隔内，流过电阻的电荷量的绝对值；

（2）在时刻 $t（t>t_0）$ 穿过回路的总磁通量和金属棒所受外加水平恒力的大小。

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。

如图，一竖直圆管质量为 $M$，下端距水平地面的高度为 $H$，顶端塞有一质量为 $m$的小球。圆管由静止自由下落，与地面发生多次弹性碰撞，且每次碰撞时间均极短；在运动过程中，管始终保持竖直。已知 $M=4m$，球和管之间的滑动摩擦力大小为 $4\mathit{mg}$， $g$为重力加速度的大小，不计空气阻力。

（1）求管第一次与地面碰撞后的瞬间，管和球各自的加速度大小；

（2）管第一次落地弹起后，在上升过程中球没有从管中滑出，求管上升的最大高度；

（3）管第二次落地弹起的上升过程中，球仍没有从管中滑出，求圆管长度应满足的条件。

如图，在 $0⩽x⩽h$， $-\infty <y<+\infty$区域中存在方向垂直于纸面的匀强磁场，磁感应强度 $B$的大小可调，方向不变。一质量为 $m$、电荷量为 $q(q>0)$的粒子以速度 $v_0$从磁场区域左侧沿 $x$轴进入磁场，不计重力。

（1）若粒子经磁场偏转后穿过 $y$轴正半轴离开磁场，分析说明磁场的方向，并求在这种情况下磁感应强度的最小值 $B_m$；

（2）如果磁感应强度大小为 $\frac{B_m}{2}$，粒子将通过虚线所示边界上的一点离开磁场。求粒子在该点的运动方向与 $x$轴正方向的夹角及该点到 $x$轴的距离。

如图, 一轻弹簧原长为 $2R$, 其一端固定在倾角为 ${37}^{\circ }$ 的固定直轨道 $\mathit{AC}$ 的底端 $A$处, 另一端位于直轨道上 $\mathrm{B}$ 处, 弹簧处于自然状态, 直轨道与一半径为 $\frac{5}{6}R$ 的光滑圆弧轨道相切于 $C$ 点, $\mathit{AC}=7R,A,B\mathrm{、}C,D$ 均在同一竖直面内。质量为 $m$ 的小物块 $P$ 自 $C$ 点由静止开 始下滑, 最低到达 $\mathrm{E}$ 点（末画出 $)$, 随后 $\mathrm{P}$ 沿轨道被弹回, 最高点到达 $\mathrm{F}$ 点, $\mathrm{AF}=4R$, 已知 $\mathrm{P}$

与直轨道间的动摩擦因数 $\mu =\frac{1}{4}$, 重力加速度大小为 $g\mathrm{。}$ （取 $\sin {37}^{\circ }=\frac{3}{5},\cos {37}^{\circ }=\frac{4}{5}$ )

(1) 求 P 第一次运动到 $\mathrm{B}$ 点时速度的大小。

(2) 求 $\mathrm{P}$ 运动到 $\mathrm{E}$ 点时弹簧的弹性势能。

(3) 改变物块 $\mathrm{P}$ 的质量, 将 $\mathrm{P}$ 推至 $\mathrm{E}$ 点, 从静止开始释放。已知 $\mathrm{P}$ 自圆弧轨道的最高点 $\mathrm{D}$ 处水平飞出后, 恰好通过 $G$ 点。 $G$ 点在 $C$ 点左下方，与 $C$ 点水平相距 $\frac{7}{2}R$ 、竖直相距 $R$, 求 $\mathrm{P}$ 运动到 D 点时速度的大小和改变后 P 的质量。

为测量小铜块与瓷砖表面间的动摩擦因数，一同学将贴有标尺的瓷砖的一端放在水平桌面上，形成一倾角为 α的斜面（已知sin α＝0.34，cos α＝0.94），小铜块可在斜面上加速下滑，如图所示。该同学用手机拍摄小铜块的下滑过程，然后解析视频记录的图像，获得5个连续相等时间间隔（每个时间间隔Δ T＝0.20 s）内小铜块沿斜面下滑的距离 s _i（ i＝1，2，3，4，5），如下表所示。

s 1	s 2	s 3	s 4	s 5
5.87cn	7.58cm	9.31cm	11.02cm	12.74cm

由表中数据可得，小铜块沿斜面下滑的加速度大小为_______m/s ²，小铜块与瓷砖表面间的动摩擦因数为_________。（结果均保留2位有效数字，重力加速度大小取9.80 m/s ²）

如图所示，一倾角为 $\theta$的固定斜面的底端安装一弹性挡板， $P$、 $Q$两物块的质量分别为 $m$和 $4m$， $Q$静止于斜面上 $A$处。某时刻， $P$以沿斜面向上的速度 $v_0$与 $Q$发生弹性碰撞。 $Q$与斜面间的动摩擦因数等于 $\tan \theta$，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。 $P$与斜面间无摩擦，与挡板之间的碰撞无动能损失。两物块均可以看作质点，斜面足够长， $Q$的速度减为零之前 $P$不会与之发生碰撞。重力加速度大小为 $g$。

（1）求 $P$与 $Q$第一次碰撞后瞬间各自的速度大小 $v_{P1}$、 $v_{Q1}$；

（2）求第 $n$次碰撞使物块 $Q$上升的高度 $h_n$；

（3）求物块 $Q$从 $A$点上升的总高度 $H$；

（4）为保证在 $Q$的速度减为零之前 $P$不会与之发生碰撞，求 $A$点与挡板之间的最小距离 $s$。

某型号质谱仪的工作原理如图甲所示。 $M$、 $N$为竖直放置的两金属板，两板间电压为 $U$， $Q$板为记录板，分界面 $P$将 $N$、 $Q$间区域分为宽度均为 $d$的Ⅰ、Ⅱ两部分， $M$、 $N$、 $P$、 $Q$所在平面相互平行， $a$、 $b$为 $M$、 $N$上两正对的小孔。以 $a$、 $b$所在直线为 $z$轴，向右为正方向，取 $z$轴与 $Q$板的交点 $O$为坐标原点，以平行于 $Q$板水平向里为 $x$轴正方向，竖直向上为 $y$轴正方向，建立空间直角坐标系 $\mathit{Oxyz}$．区域Ⅰ、Ⅱ内分别充满沿 $x$轴正方向的匀强磁场和匀强电场，磁感应强度大小、电场强度大小分别为 $B$和 $E$．一质量为 $m$，电荷量为 $+q$的粒子，从 $a$孔飘入电场（初速度视为零），经 $b$孔进入磁场，过 $P$面上的 $c$点（图中未画出）进入电场，最终打到记录板 $Q$上。不计粒子重力。

（1）求粒子在磁场中做圆周运动的半径 $R$以及 $c$点到 $z$轴的距离 $L$；

（2）求粒子打到记录板上位置的 $x$坐标；

（3）求粒子打到记录板上位置的 $y$坐标（用 $R$、 $d$表示）；

（4）如图乙所示，在记录板上得到三个点 $s_1$、 $s_2$、 $s_3$，若这三个点是质子 ${}_1^{1}H$、氚核 ${}_1^{3}H$、氦核 ${}_2^4\mathit{He}$的位置，请写出这三个点分别对应哪个粒子（不考虑粒子间的相互作用，不要求写出推导过程）。

如图所示，一轻绳吊着粗细均匀的棒，棒下端离地面高H，上端套着一个细环，棒和环的质量均为m，相互间最大静摩擦力等于滑动摩擦力kmg（k>1）。断开轻绳，棒和环自由下落。假设棒足够长，与地面发生碰撞时，触地时间极短，无动能损失.棒在整个运动过程中始终保持竖直，空气阻力不计。求：

（1）从断开轻绳到棒和环都静止，摩擦力对环及棒做的总功W.
（2）从断开轻绳到棒和环都静止，棒运动的总路程s.

如图甲所示，有一倾角为30⁰的光滑固定斜面，斜面底端的水平面上放一质量为M的木板．开始时质量为m =1kg的滑块在水平向左的力F作用下静止在斜面上，今将水平力F变为水平向右大小不变，当滑块滑到木板上时撤去力F（假设斜面与木板连接处用小圆弧平滑连接）。此后滑块和木板在水平上运动的v-t图象如图乙所示，g＝10 m/s²．求

（1）水平作用力F的大小；
（2）滑块开始下滑时的高度；
（3）木板的质量。

如图所示，长为L、内壁光滑的直管与水平地面成30°角固定放置．将一质量为m的小球固定在管底，用一轻质光滑细线将小球与质量为M=km的小物块相连，小物块悬挂于管口．现将小球释放，一段时间后，小物块落地静止不动，小球继续向上运动，通过管口的转向装置后做平抛运动，小球在转向过程中速率不变．（重力加速度为g）

（1）求小物块下落过程中的加速度大小；
（2）求小球从管口抛出时的速度大小；
（3）试证明小球平抛运动的水平位移总小于

某地“欢乐谷”大型的游乐性主题公园，园内有一种大型游戏机叫“跳楼机”．让人体验短暂的“完全失重”，非常刺激．参加游戏的游客被安全带固定在座椅上，由电动机将座椅沿光滑的竖直轨道提升到离地面50m高处，然后由静止释放．为研究方便，认为人与座椅沿轨道做自由落体运动2s后，开始受到恒定阻力而立即做匀减速运动，且下落到离地面5m高处时速度刚好减小到零．然后再让座椅以相当缓慢的速度稳稳下落，将游客送回地面．（取g=10m/s²）

求：（1）座椅在自由下落结束时刻的速度是多大？
（2）在匀减速阶段，座椅对游客的作用力大小是游客体重的多少倍？

如图所示的传送带，其水平部分ａｂ的长度为２ｍ，倾斜部分ｂｃ的长度为４ｍ，ｂｃ与水平面的夹角为θ=37⁰，将一小物块A（可视为质点）轻轻放于a端的传送带上，物块A与传送带间的动摩擦因数为μ=0.25.传送带沿图示方向以v=2m/s的速度匀速运动，若物块A始终未脱离皮带（g=10m/s²，sin37⁰=0.6，cos37⁰=0.8）。求：

（1）小物块从a端被传送到b端所用的时间
（2）小物块被传送到c端时的速度大小
（3）若当小物块到达b端时，传送到的速度突然增大为v＇，问v＇的大小满足什么条件可以使小物块在传送带bc上运动所用的时间最短？

某战士在倾角为30^o山坡上进行投掷手榴弹训练。他从A点以某一初速度v₀沿水平方向投出手榴弹，正好落在B点，测得AB=90m。若空气阻力不计，（g=10m/s²）求：

（1）手榴弹抛出的速度？
（2）从抛出开始经多长时间手榴弹与山坡间的距离最大？并求出此时手榴弹与山坡间的距离？