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

如图所示，水平转盘上放有质量为m的物块，当物块到转轴的距离为r时，连接物块和转轴的绳刚好被拉直（绳中张力为零）。已知物块与转盘间最大静摩擦力是其重力的k倍，当绳中张力达到5kmg时，绳子将被拉断。求：

（1）转盘的角速度分别为和时，绳中的张力T₁和T₂；
（2）要将绳拉断，转盘的最小转速ω_min。

如图所示，在竖直平面内，倾角为37°长L=1.8m的粗糙斜面AB，上端与光滑圆弧BCD相切于B点，D为圆弧的最高点，圆弧半径R=0.4m，现在一质量为m=0.2kg可视为质点的小物体，从A点以一定的初速度沿AB上滑，已知小物体与斜面间的动摩擦数。

（1）上滑时，若恰好能到达B点，求初速度大小和整个过程中因摩擦而产生的热量。
（2）上滑时，若恰好通过D点，求上滑的初速度。
（3）上滑时，是否存在合适的初速度，使小物体通过D点后再落回到A点，若能求出其初速度，若不能说明原因。

在云南省某些地方小学生上学的路上到现在还要依靠滑铁索过江，若把这滑铁索过江简化成如图所示的模型，铁索的两个固定点A、B在同一水平面内，铁索能承受最大压力为2500N，AB间的距离为L=80m，铁索的最低点离AB间的垂直距离为H=8m，若把铁索看做是圆弧，已知一质量m=52kg的人在A处从静止开始借助滑轮（滑轮质量不计）滑到最低点的速度为10m/s。求：
 
（1）从A滑到最低点的过程中阻力做的功？
（2）人在滑到最低点时，滑轮对绳索的压力？
（3）若在A处给人4 m/s的初速度，试判断该同学能不能到达B处？

滑板运动是极限运动的鼻祖，许多极限运动项目均由滑板项目延伸而来。如图所示是滑板运动的轨道，BC和DE是两段光滑圆弧形轨道，BC段的圆心为O点，圆心角为60º，半径OC与水平轨道CD垂直，水平轨道CD段粗糙且长8m。一运动员从轨道上的A点以3m/s的速度水平滑出，在B点刚好沿轨道的切线方向滑入圆弧轨道BC，经CD轨道后冲上DE轨道，到达E点时速度减为零，然后返回。已知运动员和滑板的总质量为60kg，B、E两点与水平面CD的竖直高度分别为h和H，且h=2m，H=2.8m，取10m/s²。求：

（1）运动员从A运动到达B点时的速度大小v_B；
（2）轨道CD段的动摩擦因数；
（3）通过计算说明，第一次返回时，运动员能否回到B点？如能，请求出回到B点时速度的大小；如不能，则最后停在何处？

如图所示，水平转盘上放有质量为m的物块，当物块到转轴的距离为r时，连接物块和转轴的绳刚好被拉直（绳中张力为零）。已知物块与转盘间最大静摩擦力是其重力的k倍，当绳中张力达到5kmg时，绳子将被拉断。求：

（1）转盘的角速度分别为和时，绳中的张力T₁和T₂；
（2）要将绳拉断，转盘的最小转速ω_min。

如图所示，水平地面上竖直固定一个光滑的、半径R=0.45m的1/4圆弧轨道，A、B分别是圆弧的端点，圆弧B点右侧是光滑的水平地面，地面上放着一块足够长的木板，木板的上表面与圆弧轨道的最低点B等高，可视为质点的小滑块P₁和P₂的质量均为m=0.20kg，木板的质量M=4m，P₁和P₂与木板上表面的动摩擦因数分别为=0.20和=0.50，最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力；开始时木板的左端紧靠着B，P₂静止在木板的左端，P₁以v₀=4.0m/s的初速度从A点沿圆弧轨道自由滑下，与P₂发生弹性碰撞后，P₁处在木板的左端，取g=10m/s²。求：

（1）P₁通过圆弧轨道的最低点B时对轨道的压力；
（2）P₂在木板上滑动时，木板的加速度为多大？
（3）已知木板长L=2m，请通过计算说明P₂会从木板上掉下吗？如能掉下，求时间？如不能，求共速？

如图所示，半径R="0.80" m的光滑圆弧轨道固定在水平面上，轨道上方A点有一质量为m=1.Okg的小物块．小物块由静止开始下落后打在圆轨道上B点但未反弹，在瞬间碰撞过程中，小物块沿半径方向的分速度立刻减为零，而沿切线方向的分速度不变．此后，小物块将沿圆弧轨道滑下．已知A、B两点到圆心0的距离均为R，与水平方向夹角均为θ=30°，C点为圆弧轨道末端，紧靠C点有一固定的长木板Q，木板上表面与圆弧轨道末端切线相平，小物块与木板间的动摩擦因数µ=0.30，取g=10m／s²．求：

(1)小物块刚到达B点时的速度v_B；
(2)小物块沿圆弧轨道到达C点时对轨道的压力F_C的大小；
(3)木板长度L至少为多大时小物块才不会滑出长木板．

如图所示，质量是1kg的小球用长为0.5 m的细线悬挂在O点，O点距地面高度为1m，如果使小球绕00′轴在水平面内做圆周运动，若细线最大承受拉力为12.5 N，(g=10m／s²).求：

(1)当小球的角速度为多大时，细线将断裂；
(2)线断裂后小球落地点与悬点的水平距离.

半径R = 40cm竖直放置的光滑圆轨道与水平直轨道相连接（如图所示）。质量m = 50g的小球A以一定的初速度由直轨道向左运动，并沿圆轨道的内壁冲上去。如果A经过N点时的速度v₁= 6m/s，A经过轨道最高点M后作平抛运动，平抛的水平距离为1.6m。求：

（1）小球经过M时速度多大；
（2）小球经过M时对轨道的压力多大；
（3）小球从N点滑到轨道最高点M的过程中克服摩擦力做的功是多少。（g=10m/s²）

如图所示，一水平传送带始终保持着大小为v₀＝4m/s的速度做匀速运动。在传送带右侧有一半圆弧形的竖直放置的光滑圆弧轨道，其半径为R=0.2m，半圆弧形轨道最低点与传送带右端B衔接并相切，一小物块无初速地放到皮带左端A处，经传送带和竖直圆弧轨道至最高点C。已知当A、B之间距离为s=1m时，物块恰好能通过半圆轨道的最高点C，（g=10m/s²）则：

(1) 物块至最高点C的速度v为多少?
(2) 物块与皮带间的动摩擦因数为多少？
(3) 若只改变传送带的长度，使滑块滑至圆弧轨道的最高点C 时对轨道的压力最大，传送带的长度应满足什么条件？

如图所示，半径为R的半球形陶罐，固定在可以绕竖直轴旋转的水平转台上，转台转轴与过陶罐球心O的对称轴OO′重合。转台以一定角速度ω匀速转动，一质量为m的小物块落入陶罐内，经过一段时间后，小物块随陶罐一起转动且相对罐壁静止，它和O点的连线与OO′之间的夹角θ为60°．重力加速度大小为g。若ω=ω₀，小物块受到的摩擦力恰好为零，求ω₀；

如图所示，一个人用一根长为R=1米，能承受最大拉力为F=74N的绳子，系着一个质量为m=1Kg的小球，在竖直平面内作圆周运动，已知圆心O离地面高h=6米。运动中小球在圆周的最低点时绳子刚好被拉断，绳子的质量和空气阻力均忽略不计，g="10" m/s²．求：

（1）绳子被拉断的瞬间，小球的速度v的大小？
（2）绳断后，小球落地点与圆周的最低点间的水平距离x多大？

如图所示。一端连着质量为m的小球的、长为L的轻杆另一端连在水平光滑轴O上，可在竖直面内转动。当小球运动至最高点A时，杆对小球的支持力大小为mg/2，则当小球运动至最低点B时，杆对小球的拉力大小为多少？

如图，一个质量为0．6kg 的小球以某一初速度从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（不计空气阻力，进入圆弧时无机械能损失）。已知圆弧的半径R=0．3m ，θ="60" ⁰，小球到达A点时的速度 v="4" m/s 。（取g ="10" m/s²）求：

（1）小球做平抛运动的初速度v₀；
（2）P点与A点的水平距离和竖直高度；
（3）小球到达圆弧最高点C时对轨道的压力。

如图所示，半径分别为R和r的甲、乙两个光滑的圆形轨道安置在同一竖直平面上，轨道之间有一条水平轨道CD相通，一小球以一定的速度先滑上甲轨道，通过动摩擦因数为μ的CD段，又滑上乙轨道，最后离开两圆轨道。若小球在两圆轨道的最高点对轨道压力都恰好为零，试求水平CD段的长度。