高中物理探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系试题

如图所示，小木块a、b和c (可视为质点)放在水平圆盘上，a、b两个质量均为m， c的质量为m/2。a与转轴OO′的距离为l，b、c与转轴OO′的距离为2l且均处于水平圆盘的边缘.木块与圆盘的最大静摩擦力为木块所受重力的k倍，重力加速度大小为g，若圆盘从静止开始绕转轴缓慢地加速转动，下列说法正确的是(  )

A．b、c所受的摩擦力始终相等，故同时从水平圆盘上滑落

B．当a、b和c均未滑落时，a、c所受摩擦力的大小相等

C．b和c均未滑落时线速度一定相等

D．b开始滑动时的转速是

游乐园的小型“摩天轮”上对称站着质量均为m的8位同学，如图所示，“摩天轮”在竖直平面内逆时针匀速转动，若某时刻转到顶点a上的甲同学让一小重物做自由落体运动，并立即通知下面的同学接住，结果重物掉落时正处在c处（如图）的乙同学恰好在第一次到达最低点b处接到，己知“摩天轮”半径为R，重力加速度为g，（不计人和吊篮的大小及重物的质量）．


问：（1）接住前重物下落运动的时间t="?" （2）人和吊篮随“摩天轮”运动的线速度大小v=? （3）乙同学在最低点处对地板的压力F_N=?

如图所示，MPQO为有界的竖直向下的匀强电场（边界上有电场），电场强度为E=mg/q，ACB为光滑固定的半圆形轨道，轨道半径为R，A、B为圆水平直径的两个端点，AC为圆弧。一个质量为m，电荷量为－q的带电小球，从A点正上方高为H=R处由静止释放，并从A点沿切线进入半圆轨道，不计空气阻力及一切能量损失，关于带电小球的受力及运动情况，下列说法正确的是（   ）

A. 小球到达C点时对轨道压力为2mg
B. 小球在AC部分运动时，加速度不变
C. 适当增大E，小球到达C点的速度可能为零
D. 若E=2mg/q，要使小球沿轨道运动到C，则应将H至少调整为3R/2

如图所示，将倾角θ=30°、表面粗糙的斜面固定在地面上，用一根轻质细绳跨过两个光滑的半径很小的滑轮连接甲、乙两物体（均可视为质点），把甲物体放在斜面上且细绳与斜面平行，把乙物体悬在空中，并使细绳拉直且偏离竖直方向α=60°。开始时甲、乙均静止。现同时释放甲、乙两物体，乙物体将在竖直平面内往返运动，测得绳长OA为="0.5" m，当乙物体运动经过最高点和最低点时，甲物体在斜面上均恰好未滑动, 已知乙物体在竖直平面内运动到最低点时的速度大小为，乙物体的质量为  m="1" kg，忽略空气阻力，取重力加速度g="10" m/s²，求：

（1）乙物体在竖直平面内运动到最低点时所受的拉力大小
（2）甲物体的质量以及斜面对甲物体的最大静摩擦力的大小
（3）斜面与甲物体之间的动摩擦因数μ（设最大静摩擦力等于滑动摩擦力）

如图所示，小球在竖直放置的光滑圆形管道内做圆周运动，内侧壁半径为R，小球半径为r，则下列说法正确的是(  )

A．小球通过最高点时的最小速度vmin＝

B．小球通过最低点时的最小速度vmin＝

C．小球在水平线ab以上的管道中运动时，外侧管壁对小球一定有作用力

D．小球在水平线ab以下的管道中运动时，内侧管壁对小球一定无作用力

一物块从如下图所示的弧形轨道上的A点由静止开始滑下，由于轨道不光滑，它仅能滑到B点．由B点返回后，仅能滑到C点，已知A、B高度差为h₁，B、C高度差为h₂，则下列关系正确的是（ ）

A．h₁＝h₂
B．h₁<h₂
C．h₁>h₂
D．h₁、h₂大小关系不确定

在轨道上稳定运行的空间站中，有如图所示的装置，半径分别为r和R（R>r）的甲、乙两个光滑的圆形轨道在同一竖直平面上，轨道之间有一条水平轨道CD相连，宇航员让一小球以一定的速度先滑上甲轨道，通过粗糙的CD段，又滑上乙轨道，最后离开两圆轨道，那么下列说法正确的是（ ）

A．小球在CD间由于摩擦力而做减速运动

B．小球经过甲轨道最高点时比经过乙轨道最高点时速度大

C．如果减小小球的初速度，小球有可能不能到达乙轨道的最高点

D．小球经过甲轨道最高点时对轨道的压力大于经过乙轨道最高点时对轨道的压力

如图所示的装置是在竖直平面内放置光滑的绝缘轨道，处于水平向右的匀强电场中，一带负电荷的小球从高h的A处静止开始下滑，沿轨道ABC运动后进入圆环内作圆周运动．已知小球所受到电场力是其重力的3/4，圆环半径为R，斜面倾角为θ＝53°，S_BC＝2R.若使小球在圆环内能作完整的圆周运动，h至少为多少？

如下图所示，一个质量为m＝0.6 kg的小球，以某一初速度v₀从图中P点水平抛出，恰好从光滑圆弧ABC的A点的切线方向进入圆弧轨道（不计空气阻力，进入时无机械能损失）．已知圆弧半径R＝0.3 m，图中θ＝60°，小球到达A点时的速度v＝4 m/s.（取g＝10 m/s²）试求：

（1）小球做平抛运动的初速度v₀.
（2）判断小球能否通过圆弧最高点C，若能，求出小球到达圆弧轨道最高点C时对轨道的压力F_N.

如图所示，半径为r的绝缘光滑圆环固定在竖直平面内，环上套一质量为m，带正电的珠子，空间存在水平向右的匀强电场，珠子所受电场力是其重力的3/4倍，将珠子从环上的最低位置A点释放，要使珠子恰好能绕圆环做完整的圆周运动，则应在A点给珠子的初速度至少为______.

如图所示，一条轨道固定在竖直平面内，水平段ab粗糙，其距离为s=3m。在b点平滑过度，bcd段光滑，cd 段是以O为圆心、半径为R=0.4m的一小段圆弧。质量为m=2kg的小物块静止于a处，在一与水平方向成θ角的恒力F作用下 开始沿轨道匀加速运动，小物块到达b处时撤去该恒力，小物块继续运动到d处时速度水平，此时轨道对小物块的支持力大小为=15N。小物块与ab段的动摩擦因数为μ=0.5， g取10m/s².求：

（1）小物块到达b点时的速度大小；
（2）恒力F的最小值F_min。（计算结果可以用分式或根号表示）

如图所示，光滑水平面右端B处连接一个竖直平面内的半径为R的光滑半圆固定轨道，用水平恒力F将质量为m的质点，由静止开始从A点推到B点后撤去恒力，质点沿半圆轨道运动到C处后水平抛出。已知AB的距离。则:（  ）

A．小球从C点平抛的水平位移的最小值为2R

B．为了完成上述过程，力F做功的最小值为

C．若小球恰好通过最高点，则小球在AB段的加速度大小为

D．若小球恰好通过最高点，则小球在B点对轨道的压力大小为5mg

如图所示，在方向竖直向下的匀强电场中，一绝缘轻细线一端固定于O点，另一端系一带正电的小球在竖直平面内做圆周运动.小球的电荷量为q，质量为m，绝缘细线长为L，电场的场强为E.若带电小球恰好能通过最高点A，则在A点时小球的速度v₁为多大?小球运动到最低点B时的速度v₂为多大?运动到B点时细线对小球的拉力为多大?

如图所示，在竖直放置的光滑半圆弧形绝缘细管的圆心处放一点电荷，将质量为m，带电荷量为q的小球从圆弧管水平直径的端点A由静止释放，当小球沿细管下滑到最低点时，对细管的上壁的压力恰好与球重相同，则圆心处的电荷在圆弧管内产生的电场的场强大小为.        

开口向上的半球形曲面的截面如图所示，直径AB水平。一小物块在曲面内A点以某一速率开始下滑，曲面内各处动摩擦因数不同，因摩擦作用物块下滑时速率不变，则下列说法正确的是（  ）

A．物块运动过程中加速度始终为零

B．物块所受合外力大小不变，方向时刻在变化

C．在滑到最低点C以前，物块所受摩擦力大小逐渐变小

D．滑到最低点C时，物块所受重力的瞬时功率达到最大