高中物理物体做曲线运动的条件计算题

如图所示，遥控电动赛车(可视为质点)从A点由静止出发，经过时间t后关闭电动机，赛车继续前进至B点后水平飞出，恰好在C点沿着切线方向进入固定在竖直平面内的圆形光滑轨道，通过轨道最高点D后回到水平地面EF上，E点为圆形轨道的最低点。已知赛车在水平轨道AB部分运动时受到恒定阻力0.4N，赛车的质量0.4kg，通电后赛车的电动机以额定功率P=2W工作，轨道AB的长度L=2m，B、C两点的高度差0.45m，连线和竖直方向的夹角，圆形轨道的半径R=0.5m，空气阻力忽略不计，取重力加速度，，
。求：
（1）赛车运动到C点时速度的大小；
（2）赛车经过最高点D处时受到轨道对它压力N_D的大小；
（3）赛车电动机工作的时间。

如图所示，质量为 M 的支座上有一水平细轴。
轴上套有一长为 L 的细绳，绳的另一端栓一质量为 m 的小
球，让球在竖直面内做匀速圆周运动，当小球运动到最高点
时，支座恰好离开地面，则此时小球的线速度是多少？
 

滑板运动是一项陆地上的“冲浪运动”，滑板运动员可在不同的滑坡上滑行，做出各种动作给人以美的享受。如图所示，abcdef为同一竖直平面上依次平滑连接的滑行轨道，其中ab段水平，H=3m，bc段和cd段均为斜直轨道，倾角θ=37º，bc段与和cd段之间由长度不计的小圆弧衔接，滑板及运动员在转弯处c无机械能损失。de段是一半径R=2.5m的四分之一圆弧轨道，O点为圆心，其正上方的d点为圆弧的最高点，滑板及运动员总质量m=60kg，忽略摩擦阻力和空气阻力，取g=10m/s²，sin37º=0.6，cos37º=0.8。运动员从b点以υ₀=4m/s的速度水平滑出，落在bc上时通过短暂的缓冲动作使他只保留沿斜面方向的速度继续滑行，除运动员做缓冲动作以外，均可把滑板及运动员视为质点。则他是否会从d点滑离轨道？请通过计算得出结论。
 

如图所示,位于竖直平面上的1/4圆弧轨道AB光滑无摩擦,轨道半径为R，O点为圆心,A点距地面高度为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3mg,最后落在地面C处.不计空气阻力,求:
(1)小球通过B点的速度;
(2)小球落地点C与B点的水平距离s;
(3)比值为多少时,C与B点的水平距离s最大，最大值是多少?

在冬天，高为h=1.25m的平台上，覆盖了一层冰，一乘雪橇的滑雪爱好者，从距平台边缘s=24m处以一定的初速度向平台边缘滑去，如图所示，当他滑离平台即将着地时的瞬间，其速度方向与水平地面的夹角为θ=45°，取重力加速度g=10m/s²。求：

（1）滑雪者着地点到平台边缘的水平距离是多大；
（2）若平台上的冰面与雪橇间的动摩擦因数为μ=0.05，则滑雪者的初速度是多大？

如图所示，在水平固定的光滑平板上有一个质量为m的质点p，
由穿过中央小孔H的轻绳

20081027

一端连着。小孔是光滑的，用手拉着轻绳的

下端。使p做半径为r、角速度为ω₁的匀速圆周运动。若将 轻绳迅速
放松至某一长度R后再拉紧，质点就能在以半径为R的圆周上做匀速
圆周运动。则质点由半径r到R所需要的时间为          。质点在
半径为R的圆周上运动的角速度为          。

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？

滚轴溜冰运动是青少年喜爱的一项活动。如图所示，一滚轴溜冰运动员（可视为质点）质量m=30kg，他在左侧平台上滑行一段距离后沿水平方向抛出，恰能无能量损失地从A点沿切线方向进入光滑竖直圆弧轨道并沿轨道下滑。已知A、B为圆弧的两端点，其连线水平；圆弧半径R="1.0" m，对应圆心角θ=106º；平台与A、B连线的高度差h="0.8" m。（取g=10m/s²，sin53º=0.80，cos53º=0.60）

求：（1）运动员做平抛运动的初速度；
（2）运动员运动到圆弧轨道最低点O时，对轨道的压力。

我国已启动“嫦娥工程”，并于2007年10月24日和2010年10月1日分别将“嫦娥一号”和“嫦娥二号”成功发射。“嫦娥三号”亦有望在2013年落月探测90天，并已给落月点起了一个富有诗意的名字———“广寒宫”。
（1）若已知地球半径为R，地球表面的重力加速度为g，月球绕地球运动的周期为T，月球绕地球的运动近似看做匀速圆周运动，请求出月球绕地球运动的轨道半径r。
（2）若宇航员随登月飞船登陆月球后，在月球表面某处以速度v_o竖直向上抛出一个小球，经过时间t，小球落回抛出点。已知月球半径为r_月，引力常量为G，请求出月球的质量M

已知万有引力常量G，地球半径R，月球与地球间距离r，同步卫星距地面的高度h，月球绕地球的运转周期T₁，地球自转周期T₂，地球表面的重力加速度g。某同学根据以上条件，提出一种估算地球质量M的方法：
同步卫星绕地心做圆周运动，由得
（1）请判断上面的结果是否正确，并说明理由。如不正确，请给出正确的解法和结果。
（2）请根据已知条件再提出一种估算地球质量的方法，并解得结果。

如图所示，飞机离地面高度为H＝500m，水平飞行速度为v₁＝100m/s，追击一辆速度为v₂＝20 m/s同向行驶的汽车，欲使炸弹击中汽车，飞机应在距离汽车的水平距离多远处投弹？(g=10m/s²)

如图所示，一根长=0.8m轻绳一端固定在O点，另一端栓一质量m=0.1kg的小球静止于A点，其右方有底面半径r=0.2m的转筒，转筒顶端与A等高，下部有一小孔，距顶端h=0.8m。现使细绳处于水平线上方30°的位置B点处而伸直，且与转筒的轴线、OA在同一竖直平面内，开始时小孔也在这一竖直平面内。将小球由B点静止释放，当小球经过A点时轻绳突然断掉，同时触动了光电装置，使转筒立刻以某一角速度匀速转动起来，且小球最终正好进入小孔。不计空气阻力，g取l0m/s²。试求：
（1）小球到达A点时的速率？
（2）转筒轴线距A点的距离L和转筒转动的角速度ω

天文学家测得银河系中氦的含量约为25%。有关研究表明，宇宙中氦生成的途径有两条：一是在宇宙诞生后2分钟左右生成的；二是在宇宙演化到恒星诞生后，由恒星内部的氢核聚变反应生成的。
（1）4个氢核（H）聚变成1个氦核（He），同时放出2个正电子（e）和2个中微子（ν₀），请写出该氢核聚变反应的方程，并计算一次反应释放的能量。
（2）研究表明，银河系的年龄约为t=3.8×10¹⁷s，每秒银河系产生的能量约为1×10³⁷J（P＝1×10³⁷J/s），现假定该能量全部来自上述氢核聚变反应，试估算银河系中氦的含量（最后结果保留2位有效数字）
（3）根据你的估算结果，对银河系中氦的主要生成途径作出判断。
　　（可能用到的数据：银河系的质量约为M＝3×10⁴¹kg，原子质量单位1u＝1.66×10kg，1u相当于1.5×10J的能量，电子质量m_e＝0.0005u，氦核质量m_α＝4.0026u，氢核质量m_p＝1.0078u，中微子ν₀质量为零。

云室处在磁感应强度为B的匀强磁场中，一静止的质量为M的原子核在云室中发生一次α衰变，α粒子的质量为m，电量为q，其运动轨迹在与磁场垂直的平面内.现测得α粒子运动的轨道半径R，试求在衰变过程中的质量亏损.（注：涉及动量问题时，亏损的质量可忽略不计.）

如图是放置在竖直平面内游戏滑轨的模拟装置，滑轨由四部分粗细均匀的金属杆组成：水平直轨AB，半径分别为R₁ = 1.0m和R₂ = 3.0m的弧形轨道，倾斜直轨CD长为L = 6m，AB、CD与两圆形轨道相切，其中倾斜直轨CD部分表面粗糙，动摩擦因数为μ =，其余各部分表面光滑。一质量为m = 2kg的滑环（套在滑轨上），从AB的中点E处以v₀ = 10m/s的初速度水平向右运动。已知θ = 37°，（g取10m/s₂）求：
（1）滑环第一次通过O₂的最低点F处时对轨道的压力；
（2）滑环通过O₁最高点A的次数；
（3）滑环在CD段所通过的总路程。