高中物理探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系计算题

在光滑的水平面上，一质量为m_A=0.1kg的小球A，以8 m/s的初速度向右运动，与质量为m_B=0.2kg的静止小球B发生弹性正碰。碰后小球B滑向与水平面相切、半径为R=0.5m的竖直放置的光滑半圆形轨道，且恰好能通过最高点N后水平抛出。g=10m/s²。求：

（1） 碰撞后小球B的速度大小；
（2） 小球B从轨道最低点M运动到最高点N的过程中所受合外力的冲量；
（3） 碰撞过程中系统的机械能损失。

如图所示，一个人用一根长1 m、只能承受74 N拉力的绳子，拴着一个质量为1 kg的小球，在竖直平面内做圆周运动，已知圆心O离地面h＝6 m．转动中小球在最低点时绳子恰好断了．（取g＝10 m/s²）
（1）绳子断时小球运动的角速度多大？
（2）绳断后，小球落地点与抛出点间的水平距离是多少？

如图甲所示，水平轨道光滑，小球质量为m，带电荷量为+q，可看做质点，空间内存在不断变化的电场和磁场，磁感应强度的大小随时间的变化规律如图乙所示，磁感应强度的大小，方向垂直纸面向里。电场在第1s、3s、5s……内方向水平向右，大小为，在第2s、4s、6s……内方向竖直向上，大小也为。小球从零时刻开始在A点由静止释放，求：

（1）t=1.5s时，小球与A点的直线距离大小；
（2）在A点前方轨道正上方高度为位置有一个带孔的卡片水平放置，若带电小球恰好可以从小孔中竖直穿过，求卡片与A点的水平距离大小。

如图所示，置于圆形水平转台边缘的小物块随转台加速转动，当转速达到某一数值时，物块恰好滑离转台开始做平抛运动.现测得转台半径R=0.5m，离水平地面的高度H=0.8m，物块平抛落地过程水平位移的大小.设物体所受的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取重力加速度.求：

（1）物块做平抛运动的初速度大小；（2）物块与转台间的动摩擦因数.

如图所示，将一根光滑的细金属棒折成“V”形，顶角为2θ，其对称轴竖直，在其中一边套上一个质量为m的小金属环P.

（1）若固定“V”形细金属棒，小金属环P从距离顶点O为x的A点处由静止自由滑下，则小金属环由静止下滑至顶点O需多长时间？
（2）若小金属环P随“V”形细金属棒绕其对称轴以每秒n转匀速转动时，则小金属环离对称轴的距离为多少？

如图所示，一半径为R=0.5m的半圆型光滑轨道与水平传送带在B点相连接，水平传送带AB长L="8" m，向右匀速运动的速度为v₀。一质量为1 kg的小物块（可视为质点）以v₁="6" m/s的初速度从传送带右端B点冲上传送带，物块再次回到B点后恰好能通过圆形轨道最高点，物块与传送带间的动摩擦因数μ=0.4，g取10 m/s²。求物块相对地面向左运动的最大距离x及传送带的速度大小v₀。

   如图所示，有一个可视为质点的质量为m＝1 kg的小物块，从光滑平台上的A点以v₀＝1.8m/s的初速度水平抛出，到达C点时，恰好沿C点的切线方向进人固定在竖直平面内的光滑圆弧轨道，最后小物块无碰撞地滑上紧靠轨道末端D点的足够长的水平传送带。已知传送带上表面与圆弧轨道末端切线相平，传送带沿顺时针方向匀速运行的速度为v=3m/s，小物块与传送带间的动摩擦因数= 0.5，圆弧轨道的半径为R =2m，C点和圆弧的圆心O点连线与竖直方向的夹角e＝53⁰，不计空气阻力，重力加速度g＝1Om/s²，sin53⁰="0." 8、cos53⁰=0.6。求：
（1)小物块到达圆弧轨道末端D点时对轨道的压力；
（2）小物块从滑上传送带到第一次离开传送带的过程中产生的热量。

如图所示，在光滑水平面上放着一个质量M＝0.3kg的木块（可视为质点），在木块正上方1m处有一个固定悬定点O，在悬点O和木块之间用一根长2m、不可伸长的轻绳连接。有一颗质量m＝0.1kg的子弹以80m/s的速度水平射入木块并留在其中，之后木块绕O点在竖直平面内做圆周运动。求：

①木块以多大速度脱离水平地面?
②当木块到达最高点时对轻绳的拉力F为多少?

如图所示，倾角θ=30⁰、长L=4.5m的斜面，底端与一个光滑的1/4圆弧轨道平
滑连接，圆弧轨道底端切线水平．一质量为m=1kg的物块（可视为质点）从斜面最高点A由静止开始沿斜面下滑，经过斜面底端B后恰好能到达圆弧轨道最高点C，又从圆弧轨道滑回，能上升到斜面上的D点，再由D点由斜面下滑沿圆弧轨道上升，再滑回，这样往复运动，最后停在B点．已知物块与斜面间的动摩擦因数为，g=10m/s²，假设物块经过斜面与圆弧轨道平滑连接处速率不变．求：

⑴.物块经多长时间第一次到B点；
⑵.物块第一次经过B点时对圆弧轨道的压力；
⑶.物块在斜面上滑行的总路程．

某校兴趣小组制作了一个游戏装置，其简化模型如图所示，在A点用一弹射装置将小滑块以某一水平速度弹射出去，沿水平直线轨道运动到B点后，进入半径R=0.1m的光滑竖直圆形轨道，运行一周后自B点向C点运动，C点右侧有一陷阱，C、D两点的竖直高度差h=0.2m，水平距离s=0.6m，水平轨道AB长为L₁=0.5m，BC长为L₂=1.5m，小滑块与水平轨道间的动摩擦因数μ=0.4，重力加速度g=10m/s²。

（1）若小滑块恰能通过圆形轨道的最高点，求小滑块在A点弹射出的速度大小；
（2）若游戏规则为小滑块沿着圆形轨道运行一周离开圆形轨道后只要不掉进陷阱即为胜出。求小滑块在A点弹射出的速度大小范围。

如图所示，两根半径为r、光滑的四分之一圆弧轨道间距为L，电阻不计，在其上端连有一阻值为R₀的电阻，整个装置处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度为B。现有一根长度稍大于L、质量为m、电阻为R的金属棒从轨道的顶端PQ处开始下滑，到达轨道底端MN时对轨道的压力为2mg，求：

（1）棒到达最低点时电阻R₀两端的电压；
（2）棒下滑过程中R₀产生的热量。

如图所示，细绳一端系着质量为M＝0.6 kg的物体，静止在水平盘面上，另一端通过光滑小孔吊着质量m＝0.3 kg的物体，M的中心与小孔距离为0.2 m，并知M和水平盘面的最大静摩擦力为2 N．现使此水平盘绕中心轴转动，问角速度ω在什么范围内m处于静止状态？(g取10 m/s²)

如图所示，质量相等的小球A、B分别固定在轻杆的中点及端点，当杆在光滑的水平面上绕O点匀速转动时，求杆的OA段及AB段对球的拉力大小之比．

(15分)如图所示，在光滑水平桌面ABCD中央固定一边长为0.4 m的光滑小方柱abcd.长为L＝1 m的细线，一端拴在a上，另一端拴住一个质量为m＝0.5 kg的小球．小球的初始位置在ad连线上a的一侧，且把细线拉直，并给小球以v₀＝2 m/s的垂直于细线方向的水平速度使它做圆周运动．由于光滑小方柱abcd的存在，使线逐步缠在abcd上．若细线能承受的最大张力为7 N(即线所受的拉力大于或等于7 N时立即断裂)，那么从开始运动到细线断裂经过的时间为多少？小球从桌面的哪一边飞离桌面？

如图所示，在竖直平面内固定有两个很靠近的同心圆形轨道，外圆ABCD的光滑，内圆A′B′C′D′的上半部分B′C′D′粗糙，下半部分B′A′D′光滑。一质量m=0.1kg的小球从轨道的最低点A，以初速度v₀向右运动，球的尺寸略小于两圆间距，球运动的半径R=0.2m，取g=10m/s²。

（1）若要使小球始终紧贴外圆做完整的圆周运动，初速度v₀至少为多少？
（2）若v₀=3m/s，经过一段时间小球到达最高点，内轨道对小球的支持力N=1N，则小球在这段时间内克服摩擦力做的功是多少？
（3）若v₀=3m/s，经过足够长的时间后，小球经过最低点A时受到的支持力为多少？小球在整个运动过程中减少的机械能是多少？
(本题12分。第一小题3分。第2小题3分，第3小题6分)