高中物理自由振动和受迫振动计算题

(18分)如图所示，竖直平面内有无限长、不计电阻的两组平行光滑金属导轨，宽度均为L=0.5m，上方连接一个阻值R=1Ω的定值电阻，虚线下方的区域内存在磁感应强度B=2T的匀强磁场．完全相同的两根金属杆1和2靠在导轨上，金属杆与导轨等宽且与导轨接触良好，电阻均为r=0.5Ω．将金属杆1固定在磁场的上边缘（仍在此磁场内），金属杆2从磁场边界上方h₀=0.8m处由静止释放，进入磁场后恰作匀速运动．(g取10m/s²)求：

（1）金属杆的质量m为多大？
（2）若金属杆2从磁场边界上方h₁=0.2m处由静止释放，进入磁场经过一段时间后开始匀速运动．在此过程中整个回路产生了1.4J的电热，则此过程中流过电阻R的电量q为多少？
（3）金属杆2仍然从离开磁场边界h₁=0.2m处由静止释放，在金属杆2进入磁场的同时由静止释放金属杆1，两金属杆运动了一段时间后均达到稳定状态，试求两根金属杆各自的最大速度．（已知两个电动势分别为E₁、E₂不同的电源串联时，电路中总的电动势E=E₁+E₂．）

如图所示，竖直平面内有一半径R=0.50m的光滑圆弧槽BCD，B点与圆心O等高，一水平面与圆弧槽相接于D点，质量m=0.50kg的小球从B点正上方H高处的A点自由下落，由B点进入圆弧轨道，从D点飞出后落在水平面上的Q点，DQ间的距离x=2.4m，球从D点飞出后的运动过程中相对水平面上升的最大高度h=0.80m，取g=10m/s²，不计空气阻力，求：

（1）小球释放点到B点的高度H
（2）经过圆弧槽最低点C时轨道对它的支持力大小F_N．

某电视剧制作中心要拍摄一特技动作，要求特技演员从80 m的大楼楼顶自由下落到行驶的汽车上，若演员开始下落的同时汽车从60 m远处由静止向楼底先匀加速运动3 s，再匀速行驶到楼底，为保证演员能安全落到汽车上(不计空气阻力，人和汽车看成质点，g＝10 m/s²)，求：
(1)汽车须多长时间开到楼底；
(2)汽车匀加速运动的位移和加速度的大小。

甲、乙两物体，甲的质量为１ｋｇ，乙的质量为０．５ｋｇ，甲从距地４５ｍ高处自由落下，１ｓ后乙从距地３０ｍ高处自由落下，不计空气阻力．（重力加速度ｇ取１０）
（１）两物体等高时离地多高？
（２）定量画出两物体间的竖直距离随时间变化的图象．（球落地后立即原地静止，规定甲开始下落时刻为计时起点．）

(13分)如图所示，在同一竖直平面内有A、B两物体，A物体从a点起以角速度ω沿顺时针方向做半径为R的匀速圆周运动，同时B物体从圆心O处自由下落．若要A、B两物体在d点相遇，求角速度ω须满足的条件．

为测量一个高楼的高度，某同学设计了如下实验：在一根长为L的绳两端各栓一重球，一人站在楼顶上，手执上端的重球让下端重球以楼面等高悬于楼顶边沿，将重球无初速度释放，另一人在楼下测量两球落地的时间差，即可根据L、、g得出高楼的高度（不计空气阻力和球的大小）。
1）从原理上讲，这个方案是否正确：_________(填“正确”或“不正确”)请陈述理由_________________________________________________________________
2)从实际测量来看，你估计最大的困难是_____________________________________

如图所示，光滑水平面上固定一辆质量M=5kg的小车，顶端用一根长L=0.45m的不可伸长细绳拴住一小球，小球的质量m=0.2kg，小球被拉到水平位置无初速度自由释放，当小球和车接触的瞬间，突然解除小车的固定并给小车一向右的速度v₀=0.64m/s，小球和车碰撞过程有机械能损失，g取10m/s²，求：

i.小车最终的速度：
ii.全过程中小球损失的机械能。

跳伞运动员做低空跳伞表演，当飞机离地面224m悬停时，运动员离开飞机先作自由落体运动，运动一段时间后，立即打开降落伞，展伞后运动员以12.5 m/s²的加速度匀减速下降。为了运动员的安全，要求运动员落地速度为5 m /s，g＝10 m /s²。求：
（1）运动员刚展伞时的速度大小；
（2）运动员刚展伞时离地面的高度；
（3）运动员离开飞机后在空中下落的总时间。

一位观察者测出，悬崖跳水者碰到水面前在空中自由下落了3.0秒。如果不考虑空气阻力，悬崖有多高？实际上是有空气阻力的，因此实际高度比计算值大些还是小些？为什么？（取重力加速度g=10m/s²）

设宇航员在某行星上从高32 m处自由释放一重物，测得在下落最后1 s内所通过的距离为14 m，则重物下落的时间是多少？该星球表面的重力加速度为多大？(8分)

从离地面高180m的高空自由下落一个小球，取g=10m/s²．
求：（1）经过多长时间落到地面；
（2）落地时的速度是多少？
（3）从开始下落时刻起，在最后2s内的位移？

如图所示，直杆长L₁=0.5m，圆筒高为L₂=3.7m。直杆位于 圆筒正上方H=0.8m处。直杆从静止开始做自由落体运动，并能竖直穿越圆筒。试求：直杆穿越圆筒所用的时间t（取g=10m/s2）

在游乐场，有一种大型游乐设施跳楼机，如图所示，参加游戏的游客被安全带固定在座椅上，提升到离地最大高度64m处，然后由静止释放，开始下落过程可认为自由落体运动，然后受到一恒定阻力而做匀减速运动，且下落到离地面4m高处速度恰好减为零。已知游客和座椅总质量为1500kg，下落过程中最大速度为20m/s，重力加速度g=10m/s²。求：

(1)游客下落过程的总时间；(2)恒定阻力的大小。

一个物体从离地面125m高处自由下落，g取10 m/s²，求：
（1）物体落地的时间； （2）最后1s下落的高度。

如下图所示，离地面足够高处有一竖直的空心管，质量为2kg，管长为24m，M、N为空心管的上、下两端，空心管受到大小为16N的竖直向上的拉力作用，由静止开始竖直向下做匀加速运动，同时在M处有一个大小不计的小球沿管的轴线做竖直上抛运动，取g＝10m/s²。若小球上抛的初速度为10m/s，试问：

（1）经过多少秒小球从管的N端穿出。
（2）若此空心管的N端距离地面高为64m，欲使在空心管到达地面时小球刚好进入管内，在其他条件不变的前提下，则小球初速度大小应为多大？