高中物理探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系试题

竖直直杆上有相距L的A、B两点，取一段长为2L的光滑细线，将这段细线穿过一个质量为m的小环（小环半径很小，可忽略不计），然后把细线的一端固定于直杆上的A点，另一端固定于直杆上的B点，再使竖直杆以自身为轴转动，导致小环在水平面内做圆周运动，逐渐缓慢地增加转动的角速度，直到使细线的一部分呈水平状态，如图所示。（重力加速度为g）求：

（1）此时，细线上水平部分（即图示BC段）的长度
（2）此时，细线中的拉力大小
（3）此时，系统转动的角速度

轻杆一端固定有质量为m＝1kg的小球，另一端安装在水平轴上，转轴到小球的距离为5cm。转轴固定在质量M＝5kg的三角形的带电动机（电动机没画出来）的支架上。在电动机作用下，轻杆在竖直面内做匀速圆周运动，如图。若转轴达到某一恒定转速n时，在最高点，杆受到小球的压力为2N，重力加速度g＝10m/s²，则（ ）

A．小球运动到最高点时, 小球受到的向心力为12N

B．小球运动到最高点时，地面对M的支持力为52N

C．小球运动到图示水平位置时，地面对M的摩擦力为8N

D．把杆换成轻绳，同样转速的情况下，小球仍能通过图示的最高点

一辆质量m=2.0t的小轿车，驶过半径R=80m的一段圆弧形桥面，重力加速度g=10m/s²．求：
（1）若桥面为凹形，汽车以20m／s的速度通过桥面最低点时，对桥面压力是多大？
（2）若桥面为凸形，汽车以10m／s的速度通过桥面最高点时，对桥面压力是多大？
（3）汽车以多大速度通过凸形桥面顶点时，对桥面刚好没有压力？

如图所示，轻绳的上端系于天花板上的O点，下端系有一只小球。将小球拉离平衡位置一个角度后无初速释放。当绳摆到竖直位置时，与钉在O点正下方P点的钉子相碰。在绳与钉子相碰瞬间前后，以下物理量的大小没有发生变化的是(      )

A．小球的线速度大小	B．小球的角速度大小
C．小球的向心加速度大小	D．小球所受拉力的大小

如图所示，细绳一端系着质量为M=1.0kg的物体,静止在水平板上，另一端通过光滑小孔吊着质量m=0.3kg的物体，M的中点与圆孔距离为L=0.2m，并知M与水平面的最大静摩擦力为2N，现使此平面绕中心轴线以角速度ω转动，为使m处于静止状态。角速度ω取值范围? (g＝10m/s²)

如图所示，质量为m的物块，沿着半径为R的半球形金属壳内壁滑下，半球形金属壳竖直固定放置，开口向上，滑到最低点时速度大小为v，若物体与球壳之间的动摩擦因数为μ，则物体在最低点时，下列说法正确的是(　　)

A．受到向心力为mg＋m

B．受到的摩擦力为μm

C．受到的摩擦力为μ(mg＋m)

D．受到的合力方向斜向左上方

质量为25kg的小孩坐在秋千板上，小孩离系绳子的横梁4m。如果秋千板摆到最低点时，小孩运动速度的大小是4m/s，她对秋千板的压力是多大？（g取10m/s²）

如图所示，一单摆拉至水平位置放手，让它自由摆下，在P点有一钉子挡住OP部分的细绳的运动，在绳子接触钉子的瞬间（  ）

A．摆球的线速度突然减小

B．摆球的角速度突然减小

C．摆绳的拉力突然增加

D．摆球的向心力突然减小

如图所示，两个质量均为m=1kg的物块A、B套在水平粗糙的CD杆上，并用不可伸长的轻绳连接，整个装置能绕过CD中点的轴OO₁转动，物块A、B与杆CD间的动摩擦因素μ=0.2，开始时绳子处于自然长度（绳子恰好伸直但无弹力），物块A到OO₁轴的距离为r=0.1m，物块B到OO₁轴的距离为2r，现让该装置从静止开始转动，使转速ω逐渐增大，但A、B相对于杆一直未滑动，最大静摩擦力可看做等于滑动摩擦力，g=10m/s²，试求：

（1）当转速时，杆对B的摩擦力？
（2）轻绳中刚要产生张力时，转速等于多少？
（3）当转速时，杆对A的摩擦力？

如图，一根轻杆，左端为转轴，、两个小球质量均为，均匀固定在杆上，，轻杆带动两个小球在水平面内做匀速圆周运动，已知球线速度为，下列说法正确的是（   ）

A．球做圆周运动的线速度也为v

B．球做圆周运动的向心加速度为

C．杆与杆中弹力大小之比为1：2

D．球与球做圆周运动的向心力之比为1：2

如图所示，两绳系一质量为0.1 kg的小球，两绳的另一端分别 固定于轴的A、B两处，上面绳长2 m，两绳拉直时与轴的夹角分别为30°和45°，问球的角速度在什么范围 内两绳始终有张力？（g取10 m/s²）

如图位于竖直平面上半径为R 的1/4光滑圆弧轨道AB，A点距离地面高度为H，质量为m的小球从A点由静止释放，通过B点时对轨道的压力为3 mg，最后落在地面C处，不计空气阻力，求：

（1）小球通过B点时向心力的大小 ；
（2）小球通过B点时速度的大小；
（3）小球落地点C与B点的水平距离。

轻杆一端固定在光滑水平轴O上，另一端固定一质量为m的小球，如图所示。给小球一
初速度，使其在竖直平面 内做圆周运动，且刚好能到达最高点P，下列说法正确的是

A．小球在最高点时对杆的作用力为零

B．小球在最高点时对杆的作用力为mg

C．若增大小球的初速度，则在最高点时球对杆的力一定增大

D．若增大小球的初速度，则在最高点时球对杆的力可能增大

一辆赛车在半径为50m的水平圆形赛道参加比赛，已知该赛车匀速率跑完最后一圈所用时间为15s。则该赛车完成这一圈的角速度大小为________rad/s，向心加速度大小为________m/s²（结果均保留2位小数）。

质量为m的小球在竖直平面内的圆形轨道的内侧运动，经过最高点而不脱离轨道的临界速度值是v，当小球以2v的速度经过最高点时，对轨道的压力值为(       )

A．0

B．mg

C．3mg

D．5mg