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，半径为R，内径很小的光滑半圆管竖直放置。两个质量均为m的小球a、b以不同的速度进入管内，a通过最高点A时，对管壁上部的压力为3mg，b通过最高点A时，对管壁下部的压力为0.75 mg，求a、b两球落地点间的距离。

如下图所示，长为l的细绳一端固定在O点，另一端拴住一个小球，在O点的正下方与O点相距的地方有一枚与竖直平面垂直的钉子；把小球拉起使细绳在水平方向伸直，由静止开始释放，当细绳碰到钉子的瞬间，下列说法正确的是(  )

A．小球的线速度不发生突变

B．小球的角速度突然增大到原来的2倍

C．小球的向心加速度突然增大到原来的2倍

D．绳子对小球的拉力突然增大到原来的2倍

如图所示，两个质量不同的小球用长度不等的细线拴在同一点，并在同一水平面内做匀速圆周运动，则它们的：（   ）

A．运动周期相同	B．运动线速度相同
C．运动角速度相同	D．向心加速度相同

关于人造地球卫星的向心加速度的大小与圆周运动半径的关系的下述说法中正确的是( )

A．由公式F=mrω^2得向心力大小与半径成正比

B．由公式F=mv^2／r得向心力大小与半径成反比

C．由公式F=mωv得向心力大小与半径无关

D．由公式F=GmM/r^2得向心力大小与半径的平方成反比

如图所示，OO′为竖直轴，MN为固定在OO′上的水平光滑杆，有两个质量相同的金属球A、B套在水平杆上，AC和BC为抗拉能力相同的两根细线，C端固定在转轴OO′上．当绳拉直时，A、B两球转动半径之比恒为2∶1，当转轴的角速度逐渐增大时(  )

A．AC先断            B．BC先断
C．两线同时断        D．不能确定哪根线先断

如图所示，汽车车厢顶部悬挂一个轻质弹簧，弹簧下端拴一个质量为m的小球，当汽车以某一速率在水平地面上匀速行驶时弹簧长度为L₁；当汽车以同样大小的速率通过一个桥面为圆弧形凸形桥的最高点时，弹簧长度为L₂，下列答案中正确的是(  )

A．L1＝L2	B．L1>L2
C．L1<L2	D．前三种情况均有可能

一辆质量m=2.0×10³kg的汽车，经过半径r=50m的水平弯路．则：
（1）当汽车的速度v=10m/s时，受到的向心力为多大？
（2）若汽车轮胎与路面间的最大静摩擦力F_m=9.0×10³N，为了使这辆车通过此段弯路时不发生侧滑，行驶的最大速度为多大？

关于向心力的说法，正确的是（   ）

A．物体受到向心力的作用才可能做圆周运动

B．向心力是物体受到的合力，是根据力的作用效果来命名的

C．向心力既改变物体运动的方向，也改变物体运动的快慢

D．向心力可以是重力、弹力、摩擦力等各种力的合力，也可以是其中某一种力或某一种力的分力

以下物理量中，属于标量的是(   )

A．线速度

B．位移

C．路程

D．向心加速度

同学们参照伽利略时期演示平抛运动的方法制作了如图所示的实验装置。图中水平放置的底板上竖直地固定有板和板。板上部有一半径为的圆弧形的粗糙轨道，为最高点，为最低点，点处的切线水平，距底板高为.板上固定有三个圆环.将质量为的小球从处静止释放，小球运动至飞出后无阻碍地通过各圆环中心，落到底板上距水平距离为处。不考虑空气阻力，重力加速度为.求：

（1）距水平距离为的圆环中心到底板的高度.

（2）小球运动到点时速度的大小以及对轨道压力的大小和方向；

（3）摩擦力对小球做的功

如图所示，一半径为，粗糙程度处处相同的半圆形轨道竖直固定放置,直径水平。一质量为的质点自点上方高度处由静止开始下落，恰好从点进入轨道。质点滑到轨道最低点时，对轨道的压力为，为重力加速度的大小。用表示质点从点运动到点的过程中客服摩擦力所做的功。则（）

A．	，质点恰好可以到达 点
B．	，质点不能到达 点
C．	，质点到达 后，继续上升一段距离
D．	，质点到达 后，继续上升一段距离

如图，质量为 $M$ 的小车静止在光滑的水平面上，小车AB段是半径为 $R$ 的四分之一圆弧光滑轨道， $BC$ 段是长为 $L$ 的水平粗糙轨道，两段轨道相切于 $B$ 点，一质量为 $m$ 的滑块在小车上从 $A$ 点静止开始沿轨道滑下，重力加速度为   $g$ 。

（1）若固定小车，求滑块运动过程中对小车的最大压力；
（2）若不固定小车，滑块仍从 $A$ 点由静止下滑，然后滑入 $BC$ 轨道，最后从 $C$ 点滑出小车，已知滑块质量 ，在任一时刻滑块相对地面速度的水平分量是小车速度大小的2倍，滑块与轨道 $BC$ 间的动摩擦因数为 $\mu$ ，求：
① 滑块运动过程中，小车的最大速度 $v_m$ ；
② 滑块从 $B到C$ 运动过程中，小车的位移大小 $s$ 。

某水上游乐场举办了一场趣味水上比赛．如图所示，质量m=60kg的参赛者（可视为质点），在河岸上A点双手紧握一根长L=5.0m的不可伸长的轻绳，轻绳另一端系在距离水面高H=10.0m的O点，此时轻绳与竖直方向的夹角为θ=37°，C点是位于O点正下方水面上的一点，距离C点x=5.0m处的D点固定着一只救生圈，O、A、C、D各点均在同一竖直面内，若参赛者双手抓紧绳端点，从台阶上A点沿垂直于轻绳斜向下以一定的初速度跃出，当摆到O点正下方的B点时松开手，此后恰能落在救生圈内。（sin37°=0.6，cos37°=0.8， g=10m/s²）

（1）求参赛者经过B点时速度的大小v；
（2）求参赛者从台阶上A点跃出时的动能E_K；
（3）若手与绳之间的动摩擦因数为0.6，参赛者要顺利完成比赛，则每只手对绳的最大握力不得小于多少？（设最大静摩擦等于滑动摩擦力）

如图所示为通过弹射器研究轻弹簧的弹性势能的实验装置。半径为R的光滑3/4圆形轨道竖直固定于光滑水平面上并与水平地面相切于B点，弹射器固定于A处。某次实验过程中弹射器射出一质量为m的小球,恰能沿圆轨道内侧到达最髙点C,然后从轨道D处（D与圆心等高）下落至水平面。忽略空气阻力，取重力加速度为g。下列说法正确的是（ ）

A．小球从D处下落至水平面的时间小于

B．小球运动至最低点B时对轨道压力为5mg

C．小球落至水平面时的动能为2mgR

D．释放小球前弹射器的弹性势能为

如图所示，一内壁光滑、质量为m、半径为 r的环形细圆管，用硬杆竖直固定在天花板上。有一质量为 m 的小球（可看作质点）在圆管中运动。小球以速率v₀经过圆管最低点时，杆对圆管的作用力大小为(   )

A．

B．

C．

D．