高中物理计算题

如图所示，位于竖直平面内的坐标系xOy，在其第三象限空间有正交的匀强磁场和匀强电场，匀强磁场沿水平方向且垂直于纸面向外、磁感应强度大小为B，匀强电场沿x 轴负方向、场强大小为E。在其第一象限空间有沿y 轴负方向的、场强大小为的匀强电场。一 个电荷量的绝对值为q 的油滴从图中第三象限的P 点得到一初速度，恰好能沿PO 作直线运动（PO 与x 轴负方向的夹角为θ = 37°），并从原点O 进入第一象限。已知重力加速度为g，sin37°= 0.6，cos37°= 0.8，不计空气阻力。问：

（1）油滴的电性；
（2）油滴在P 点得到的初速度大小；
（3）在第一象限的某个长方形区域再加上一个垂直于纸面向里的、磁感应强度也为B 的匀强磁场，且该长方形区域的下边界在x 轴上，上述油滴进入第一象限后恰好垂直穿过x 轴离开第一象限,求这个长方形区域的最小面积以及油滴在第一象限内运动的时间。

竖直悬挂一根长15m的杆，在杆的正下方距杆下端5m处有一观察点A，当杆自由下落时，杆全部通过A点需多长时间？（g取10m/s²）

如图所示，两根足够长的光滑平行金属导轨MN、PQ间距为l=0.5m，其电阻不计，两导轨及其构成的平面均与水平面成30º角。完全相同的两金属棒ab、cd分别垂直导轨放置，每棒两端都与导轨始终有良好接触，已知两棒质量均为m=0.02kg，电阻均为R=0.1Ω，整个装置处在垂直于导轨平面向上的匀强磁场中，磁感应强度B=0.2T，棒ab在平行于导轨向上的力F作用下，沿导轨向上匀速运动，而棒cd恰好能够保持静止。g取10m/s²，求：

（1）通过棒cd的电流I的大小；
（2）棒ab受到的力F的大小；
（3）棒ab运动速度的大小。

在消防演习中，消防队员从一根竖直的长直轻绳上由静止滑下，经2.5s落地．为了获得演习中的一些数据，以提高训练质量，研究人员在轻绳上端安装一个力传感器并与数据处理系统相连接，用来记录消防队员下滑过程中轻绳受到的拉力与消防队员重力的比值随时间变化的情况．已知某队员在一次演习中的数据如图所示，求该消防队员在下滑过程中的最大速度和落地速度各是多少？（g取10m/s²）

质量为1kg的物体，当t=0时，初速度为零，并处在坐标原点位置，从t=0开始受到一个沿x轴正方向呈周期性变化的外力作用(不再考虑其他力的作用)，力变化情况如右图所示。求：

（1）2s末时物体的速度大小?
（2）前3s内物体的位移大小?

“翻滚过上车”的物理原理可以用如图所示装置演示。光滑斜槽轨道AD与半径为的竖直圆轨道（圆心为O）相连，AD与圆O相切于D点，B为轨道的最低点，。质量的小球从距D点处由静止开始下滑，然后冲上光滑的圆形轨道（取，，）。求：

（1）小球进入圆轨道D点时对轨道压力的大小；
（2）小球通过B点时加速度；
（3）试分析小球能否通过竖直圆轨道的最高点C，并说明理由。

如图所示，两根足够长的直金属导轨MN、PQ平行放置在倾角为θ的绝缘斜面上，两导轨间距为L。一根质量为m的均匀直金属杆ab放在两导轨上，并与导轨垂直，且接触良好，整套装置处于匀强磁场中。金属杆ab中通有大小为I的电流。已知重力加速度为g。

（1）若匀强磁场方向垂直斜面向下，且不计金属杆ab和导轨之间的摩擦，金属杆ab静止在轨道上，求磁感应强度的大小；
（2）若金属杆ab静止在轨道上面，且对轨道的压力恰好为零。试说明磁感应强度大小和方向应满足什么条件；
（3）若匀强磁场方向垂直斜面向下，金属杆ab与导轨之间的动摩擦因数为μ，且最大静摩擦力等于滑动摩擦力。欲使金属杆ab静止，则磁感应强度的最大值是多大？

如图所示，是用某种玻璃制成的横截面为圆形的圆柱体光学器件，它的折射率为，横截面半径为R，现用一束细光线与圆柱体的轴线成的入射角射入圆柱体，不考虑光线在圆柱体内的反射，真空中光速为。

（1）作出光线穿过圆柱体并射出的光路图；
（2）求出该光线从圆柱体中射出时，出射光线偏离原方向的角度；；
（3）计算光线在圆柱体中的传播时间.

质量为2 kg的雪橇在倾角θ=37º的斜坡上向下滑动，所受的空气阻力与速度成正比，比例系数未知．今测得雪橇运动的v-t图象如图所示，且AB是曲线最左端那一点的切线，B点的坐标为（4，9），CD线是曲线的渐近线．（，）．试问：

（1）物体开始时做什么运动？最后做什么运动？
（2）当v₀=3m/s和v₁=6 m/s时，物体的加速度大小各是多少？
（3）空气阻力系数k及雪橇与斜坡间的滑动摩擦因数各是多少？

如图所示为用某种透明材料制成的一块柱形棱镜的横截面图。圆弧CD是半径为R的四分之一圆周，圆心为O。光线从AB面上的M点入射，入射角i=60°，光进入棱镜后恰好在BC面上的O点发生全反射，然后由CD面射出。已知OB段的长度为l=6cm，真空中的光速c=3.0×10⁸m/s。求：

（1）透明材料的折射率n；
（2）光从M点传播到O点所用的时间t。

如图所示，一个质量为m、电荷量为q，不计重力的带电粒子，从x轴上的P（a，0）点，以速度v沿与x轴正方向成60°角射入第一象限内的匀强磁场中，并恰好垂直于y轴射出第一象限．
求：匀强磁场的磁感应强度B的大小和粒子通过第一象限的时间．

如图所示，匀强磁场B ₁ 垂直水平光滑金属导轨平面向下，垂直导轨放置的导体棒ab在平行于导轨的外力F作用下做匀加速直线运动，通过两线圈感应出电压，使电压表示数U保持不变。已知变阻器最大阻值为R，且是定值电阻R ₂ 的三倍，平行金属板MN相距为d。在电场作用下，一个带正电粒子从O ₁ 由静止开始经O ₂ 小孔垂直AC边射入第二个匀强磁场区，该磁场的磁感应强度为B ₂ ，方向垂直纸面向外，其下边界AD距O ₁ O ₂ 连线的距离为h。已知场强B ₂ =B，设带电粒子的电荷量为q、质量为m，则高度 ，请注意两线圈绕法，不计粒子重力。求：

（1）试判断拉力F能否为恒力以及F的方向（直接判断）；
（2）调节变阻器R的滑动头位于最右端时，MN两板间电场强度多大？
（3）保持电压表示数U不变，调节R的滑动头，带电粒子进入磁场B ₂ 后都能击中AD边界，求粒子打在AD边界上的落点距A点的距离范围。

如图所示，在一个圆形区域内，两个方向相反且都垂直于纸面的匀强磁场分布在以直径A₂A₄为边界的两个半圆形区域Ⅰ、Ⅱ中，A₂A₄与A₁A₃的夹角为60°.一质量为m、带电荷量为＋q的粒子以某一速度从Ⅰ区的边缘点A₁处沿与A₁A₃成30°角的方向射入磁场，随后该粒子以垂直于A₂A₄的方向经过圆心O进入Ⅱ区，最后再从A₄点处射出磁场．已知该粒子从射入到射出磁场所用的时间为t，求Ⅰ区和Ⅱ区中磁感应强度的大小（忽略粒子重力）．

民用航空客机的机舱，除了有正常的舱门和舷梯连接，供旅客上下飞机，一般还设有紧急出口。发生意外情况的飞机在着陆后，打开紧急出口的舱门，会自动生成一个由气囊构成的斜面，机舱中的人可沿该斜面滑行道地面上来，该过程的示意图如图所示。某机舱离气囊底端的竖直高度AB=3.0m，气囊构成的斜面长AC=5.0m，CD段为与斜面平滑连接的水平地面。一个质量m=60kg的人从气囊上由静止开始滑下，人与气囊、地面间的动摩擦因数均为μ=0.5。不计空气阻力，取g=10m/s²。求：

（1）人从斜面上滑下时的加速度大小和滑到斜坡底端C处速度大小
（2）人离开C点后还要在地面上滑行多远才能停下

如图所示，一圆柱形绝热气缸竖直放置，通过绝热活塞封闭着一定质量的理想气体。活塞的质量为m，横截面积为S，与容器底部相距h。现通过电热丝缓慢加热气体，当气体的温度为T₁时活塞上升了h。已知大气压强为p₀，重力加速度为g，不计活塞与气缸间摩擦。

（1）求温度为T₁时气体的压强；
（2）现停止对气体加热，同时在活塞上缓慢添加砂粒，当添加砂粒的质量为m₀时，活塞恰好回到原来位置，求此时气体的温度。