高中物理相互作用、力与机械计算题

塔式起重机的结构如图所示，设机架重P＝400 kN，悬臂长度为L＝10 m，平衡块重W＝200 kN，平衡块与中心线OO^/的距离可在1 m到6 m间变化，轨道A、B间的距离为4 m。

⑴当平衡块离中心线1 m，右侧轨道对轮子的作用力f_B是左侧轨道对轮子作用力f_A的2倍，问机架重心离中心线的距离是多少？
⑵当起重机挂钩在离中心线OO^/10 m处吊起重为G＝100 kN的重物时，平衡块离OO^/的距离为6 m，问此时轨道B对轮子的作用力F_B时多少？

质量为m=19kg的物体放在水平地面上，物体与地面之间的动摩擦因数为0.25。

（1）如图甲所示，对物体施加一个多大的水平力F₁，可使物体在地面上匀速运动？
（2）如图乙所示，如果对物体施加一个与水平方向成37°斜向上的力F₂，则F₂多大时才可使物体在地面上匀速运动？（已知sin37°=0.6，cos37°=0.8。）

(12分)如图所示，一轻质三角形框架B处悬挂一定滑轮（质量可忽略不计）。一体重为500N的人通过跨定滑轮的轻绳匀速提起一重为300N的物体。

（1）此时人对地面的压力是多大？
（2）斜杆BC，横杆AB所受的力是多大？

如图所示，竖直放置的光滑半圆形轨道与动摩擦因数为的水平面AB相切于B点，A、B两点相距L=2.5m，半圆形轨道的最高点为C，现将一质量为m=0.1kg的小球（可视为质点）以初速度v₀=9m/s沿AB轨道弹出，g=10m/s²。求

（1）小球到达B点时的速度大小及小球在A、B之间的运动时间；
（2）欲使小球能从最高点C水平抛出，则半圆形轨道的半径应满足怎样的设计要求？
（3）在满足上面（2）设计要求的前提下，半圆形轨道的半径为多大时可以让小球落到水平轨道上时离B点最远？最远距离是多少？

如图所示，斜面底端与一水平板左端a相接，平板长2L，中心C固定在高为R=L=1m的竖直支架上，支架的下端与垂直于纸面的固定转轴O连接，因此平板可绕转轴O沿顺时针方向翻转。当把质量m=0.5kg的小物块A轻放在C点右侧离C点0.2 m处时，平板左端a恰不受支持力。A与斜面间和平板的动摩擦因数均为μ＝0.2，A从斜面由静止下滑，不计小物块在a处碰撞时的能量损失。重力加速度g="10" m/s²。现要保证平板不翻转，求：

（1）小物块能在平板上滑行的最大距离。
（2）有同学认为，在h₀一定的情况下，平板是否翻转与斜面的倾角有关，倾角越大，越容易翻转。请用相关知识分析上述认识是否正确。
（3）若h₀=1m，斜面倾角不能超过多大？

如图，半径R=0.4m的圆盘水平放置，绕竖直轴OO′匀速转动，在圆心O正上方h=0.8m高处固定一水平轨道PQ，转轴和水平轨道交于O′点。一质量m=1kg的小车（可视为质点），在F=4N的水平恒力作用下，从O′左侧x0=2m处由静止开始沿轨道向右运动，当小车运动到O′点时，从小车上自由释放一小球，此时圆盘半径OA与x轴重合。规定经过O点水平向右为x轴正方向。小车与轨道间的动摩擦因数μ=0.2，g取10m/s²。

(1)若小球刚好落到A点，求小车运动到O′点的速度；
(2)为使小球能落到圆盘上，求水平拉力F作用的距离范围。

如图所示，ABC和DEF是在同一竖直平面内的两条光滑轨道，其中ABC的末端水平，DEF是半径为r=0．4 m的半圆形轨道，其直径DF沿竖直方向，C、D可看做重合。现有一可视为质点的小球从轨道ABC上距C点高为H的地方由静止释放。
（1）若要使小球经C处水平进入轨道DEF且能沿轨道运动，H至少要有多高?
（2）若小球静止释放处离C点的高度h小于（1）中H的最小值，小球可击中与圆心等高的E点，求此h的值。（取g=10m/s²）

倾斜雪道的长为25 m，顶端高为15 m，下端经过一小段圆弧过渡后与很长的水平雪道相接，如图所示。一滑雪运动员在倾斜雪道的顶端以水平速度v₀＝8 m/s飞出，在落到倾斜雪道上时，运动员靠改变姿势进行缓冲使自己只保留沿斜面的分速度而不弹起。除缓冲外运动员可视为质点，过渡轨道光滑，其长度可忽略。设滑雪板与雪道的动摩擦因数μ＝0.2，求运动员在水平雪道上滑行的距离（取g＝10 m/s²）

如图所示，质量分别为的A、B两物体用劲度系数为k=100N/m的轻质弹簧竖直连接起来。在弹簧为原长的情况下，使A、B整体从静止开始自由下落，当重物A下降A时，重物B刚好与水平地面相碰，假定碰撞后的瞬间重物B不反弹，也不与地面粘连，整个过程中弹簧始终保持竖直状态，且弹簧形变始终不超过弹性限度。已知弹簧的形变为x时，其弹性势能的表达式为。若重物A在以后的反弹过程中恰能将重物B提离地面，取重力加速度，求：

(1)重物A自由下落的高度h
(2)从弹簧开始被压缩到重物B离开水平地面的过程中，水平地面对重物B的最大支持力。

如图所示，一条轨道固定在竖直平面内，粗糙的ab段水平，bcde段光滑，cde段是以O为圆心、R为半径的一小段圆弧。可视为质点的物块A和B紧靠在一起，静止于b处，A的质量是B的3倍。两物块在足够大的内力作用下突然分离，分别向左、右始终沿轨道运动。B到d点时速度沿水平方向，此时轨道对B的支持力大小等于B所受重力的，A与ab段的动摩擦因数为μ，重力加速度g，求：
⑴物块B在d点的速度大小；
⑵物块A、B在b点刚分离时，物块B的速度大小；
⑶物块A滑行的最大距离s。

质量为1 kg的物块静止在水平面上，从某时刻开始对它施加大小为3 N的水平推力，4 s内物体的位移为16 m，此时将推力突然反向但保持大小不变。求：
⑴再经2 s物体的速度多大？
⑵在前6s内推力对物体所做的总功为多少？

如图所示，滑块质量为m，与水平地面的动摩擦因数为0.1，它获得一大小为3的水平速度后，由A向B滑行5R，并滑上光滑的半径为R的圆弧BC，在C点的正上方有一离C高度也为R的旋转平台，沿平台直径方向开有两个离轴心距离相等的小孔P、Q，旋转时两孔均能达到C点的正上方，若滑块过C点后穿过P，又恰能从Q孔落下，则平台的角速度ω应满足什么条件？
　　                                       

A、B两个小物块用轻绳连结，绳跨过位于倾角为30⁰的光滑斜面顶端的轻滑轮，滑轮与转轴之间的摩擦不计，斜面固定在水平桌面上，如图甲所示．第一次， A悬空，B放在斜面上，用t表示B自斜面底端由静止开始运动至斜面顶端所需的时间．第二次，将A和B位置互换，使B悬空，A放在斜面上，发现A自斜面底端由静止开始运动至斜面顶端所需的时间为t/2．（重力加速度g已知）
　　（1）求A与B两小物块的质量之比．
　　（2）若将光滑斜面换成一个半径为R（已知）的半圆形光滑轨道固定在水平桌面上，将这两个小物块用轻绳连结后，如图放置，现将B球从轨道边缘由静止释放．若不计一切摩擦，求：B沿半圆形光滑轨道滑到底端时，A、B的速度大小．
                  

一个质量为M的光滑圆环用线悬吊着，将两个质量均为m的有孔小球套在圆环上，且小球能在圆环上无摩擦地滑动，现同时将两小球从环的顶端无初速度释放，使它们分别向两边自由滑下，如图所示。试问当m与M满足什么关系，θ角要在什么范围时，圆环将升起？

气垫导轨工作时，空气从导轨表面的小孔喷出，在导轨表面和滑块内表面之间形成一层薄薄的空气层，使滑块不与导轨表面直接接触，故滑块运动时受到的阻力大大减小，可以忽略不计。为了探究做功与物体动能之间的关系，在气垫导轨上放置一带有遮光片的滑块，滑块的一端与轻弹簧相接，弹簧另一端固定在气垫导轨的一端，将一光电门P固定在气垫导轨底座上适当位置（如图1），使弹簧处于自然状态时，滑块上的遮光片刚好位于光电门的挡光位置，与光电门相连的光电计时器可记录遮光片通过光电门时的挡光时间。实验步骤如下：


①用游标卡尺测量遮光片的宽度d；
②在气垫导轨上适当位置标记一点A（图中未标出，AP间距离远大于d），将滑块从A点由静止释放．由光电计时器读出滑块第一次通过光电门时遮光片的挡光时间t；
③利用所测数据求出滑块第一次通过光电门时的速度v；
④更换劲度系数不同而自然长度相同的弹簧重复实验步骤②③，记录弹簧劲度系数及相应的速度v，如下表所示：

弹簧劲度系数	k	2k	3k	4k	5k	6k
v （m/s）	0．71	1．00	1．22	1．41	1．58	1．73
v^2 （m^2/s^2）	0．50	1．00	1．49	1．99	2．49	2．99
v^3 （m^3/s^3）	0．36	1．00	1．82	2．80	3．94	5．18

  （1）测量遮光片的宽度时游标卡尺读数如图2所示，读得d＝              m；
（2）用测量的物理量表示遮光片通过光电门时滑块的速度的表达式v ＝             ；
（3）已知滑块从A点运动到光电门P处的过程中，弹簧对滑块做的功与弹簧的劲度系数成正比，根据表中记录的数据，可得出合力对滑块做的功W与滑块通过光电门时的速度v的关系是              。