14 水平面内圆周运动—模型二、水平转台.doc

《14 水平面内圆周运动—模型二、水平转台.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《14 水平面内圆周运动—模型二、水平转台.doc（19页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、【模型二、水平转台】【无绳连接】1、如图所示A、B、C三个物体放在旋转圆台上，A、B与台面间动摩擦因数均为，C与台面间动摩擦因数为2，A、C的质量均为m，B质量为2m，A、B离轴为R,C离轴为2R，则当圆台匀速旋转时，（设A、B、C都没有滑动）（ ）AC物的向心加速度最大BA物所受静摩擦力最小C当圆台转速缓慢增加时，C比A先滑动D当圆台转速缓慢增加时，B比A先滑动【来源】福建省莆田第一中学2019-2020学年高一（下）期中物理试题【答案】ABC【解析】A三个物体做圆周运动的角速度相同，根据a=2rC物的轨道半径最大，故C的向心加速度最大，故A正确；B三个物体受静摩擦力提供向心力，所以A受静摩

2、擦力fA=m2RB受静摩擦力fB=2m2RC受静摩擦力fC=m22R由上面的向心力表达式可知，A需要的向心力最小，所以A受到的摩擦力最小，故B正确；CD物体恰好滑动时，静摩擦力达到最大，有mg=m2r解得=gr即转动半径最大的最容易滑动，故物体C先滑动，物体A、B一起后滑动，故C正确，D错误。故选ABC。2、如图，两个质量均为m的小木块a和b（可视为质点）放在水平圆盘上，a与转轴OO的距离为l，b与转轴的距离为2l。木块与圆盘的最大静摩擦力为木块所受重力的k倍，重力加速度大小为g。若圆盘从静止开始绕转轴缓慢地加速转动，用表示圆盘转动的角速度，下列说法正确的是（）Ab一定比a先开始滑动Ba、b所

3、受的摩擦力始终相等C是b开始滑动的临界角速度D当时，a所受摩擦力的大小为kmg【来源】甘肃省庆阳市第一中学2019-2020学年高一（下）期中考试物理试题【答案】AC【解析】B小木块都随水平转盘做匀速圆周运动时，在发生相对滑动之前，角速度相等，静摩擦力提供向心力即f静=mR2由于木块b的半径大，所以发生相对滑动前木块b的静摩擦力大，选项B错。C随着角速度的增大，当静摩擦力等于滑动摩擦力时木块开始滑动，则有f静=mR2=kmg代入两个木块的半径，小木块a开始滑动时的角速度a=kgl木块b开始滑动时的角速度b=kg2l选项C正确。A根据，所以木块b先开始滑动，选项A正确。D当角速度=2kg3lb，

4、木块b已经滑动，但是=2kg3la所以木块a达到临界状态，摩擦力还没有达到最大静摩擦力，所以选项D错误。故选AC。3、如图所示，粗糙水平圆盘上，质量均为m的A、B 两物块叠放在一起，距轴心距离为L，随圆盘一起做匀速圆周运动。已知圆盘与B之间的动摩擦因数为， B与A之间的动摩擦因数为0.5，假如最大静摩擦力大小等于滑动摩擦力，则下列说法正确的是（）A物块A 、B一起匀速转动过程中加速度恒定B物块A、B一起转动过程中所需向心力大小相等CA B一起转动的最大角速度为g2LD当A、B恰发生相对运动时圆盘对B的摩擦力为2mg【来源】2020届四川省宜宾市叙州区第一中学高三（下）第二次高考适应性考试理综物

5、理试题【答案】BC【解析】A两物体做匀速转动的向心加速度大小恒定，方向始终指向圆心不恒定，故A错误；B根据向心力公式FnmL2可知，物块A、B一起转动过程中所需向心力大小相等，故B正确；CD对AB整体分析，当最大静摩擦力提供向心力，有2mg=2mB2L解得B=gL对A分析，B对A的最大静摩擦力提供向心力，有0.5mg=mA2L解得A=g2LAB一起转动的最大角速度为g2L，此时圆盘对B的摩擦力为f2mLA2mg故C正确，D错误。故选：BC。4、如图所示，有三个质量分别为3m、2m、m的物体A、B、C放在水平转台上，A与B、B和C与转台间的动摩擦因数都为，A和B、C离转台中心的距离分别为r、2r

6、，某时刻起转台角速度，从零开始级慢增加，直到有物体开始滑动，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，以下说法正确的是（）AA物体先相对B滑动BC先相对转台滑动CB对A的摩擦力一定为3mgD转台的角速度一定满足gr【来源】2020届浙江省名校新高考研究联盟（Z20联盟）高三（下）第三次联考物理试题【答案】B【解析】ABA、B、C随水平转台转动，摩擦力提供向心力，由牛顿第二定律可得mg=mr2可得=gr因三者动摩擦因数相同，半径越大，越先滑动。说明随着转台角速度增大，C最先相对转台滑动，AB同时出现相对滑动，故A错误，B正确；C取A分析可知B对A的摩擦力提供A做圆周运动的向心力，由牛顿第二律可知Ff=3mr

7、2，最大静摩擦力为3mg，当转台角速度较小时实际摩擦力小于3mg，故C错误；D由前面分析可知转台的角速度小于C能达到最大角速度，由牛顿第二定律可知mg=m2r2解得g2r故D错误。故选B。5、一质量为2.0103kg的汽车在水平公路上行驶，路面对轮胎的径向最大静摩擦力为1.4104N，当汽车经过半径为80m的弯道时，下列判断正确的是（ ）A汽车转弯时所受的力有重力、弹力、摩擦力和向心力B汽车转弯的速度为20m/s时所需的向心力为1.4104NC汽车转弯的速度为20m/s时汽车会发生侧滑D汽车能安全转弯的向心加速度不超过7.0m/s2【来源】福建省南平市2019-2020学年高一（下）期末考试物

8、理试题【答案】D【解析】汽车转弯时受到重力，地面的支持力，以及地面给的摩擦力，其中摩擦力充当向心力，A错误；当最大静摩擦力充当向心力时，速度为临界速度，大于这个速度则发生侧滑，根据牛顿第二定律可得f=mv2r，解得v=frm=1.4104802.0103=560=201.4m/s，所以汽车转弯的速度为20m/s时，所需的向心力小于1.4104N，汽车不会发生侧滑，BC错误；汽车能安全转弯的向心加速度a=v2r=56080=7m/s2，即汽车能安全转弯的向心加速度不超过7.0m/s2，D正确【有绳连接】1、如图所示，水平转台上有一个质量为m的物块，用长为l的轻质细绳将物块连接在转轴上，细绳与竖直

9、转轴的夹角30，此时细绳伸直但无张力，物块与转台间动摩擦因数为13，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，物块随转台由静止开始缓慢加速转动，角速度为，重力加速度为g，则()A当g2l时，细绳的拉力为0B当3g4l时，物块与转台间的摩擦力为0C当4g3l 时，细绳的拉力大小为43 mgD当gl 时，细绳的拉力大小为13mg【来源】江西省宜春市奉新县第一中学2019-2020学年高一（下）第二次月考物理试题【答案】AC【解析】【详解】AB.当转台的角速度比较小时，物块只受重力、支持力和摩擦力，当细绳恰好要产生拉力时mgm12lsin30，解得12g3l，随角速度的增大，细绳上的拉力增大，当物块恰好要离开转台

10、时，物块受到重力和细绳的拉力的作用，mgtan30m22lsin30，解得223g3l，由于1 3g4l2，所以当3g4l时，物块与转台间的摩擦力不为零；由于g2l 1，所以当g2l时，细绳的拉力为零，故A正确，B错误；CD.由于1 gl2，由牛顿第二定律得fFsin30m(gl)2lsin30，因为压力小于mg，所以f13mg；当4g3l2时，物块已经离开转台，细绳的拉力与重力的合力提供向心力，则mgtanm(4g3l)2lsin，解得cos34，故Fmgcos43mg，故C正确，D错误。故选：AC2、如图，水平转盘上放有质量为m的物块，物块到转轴的距离为r，物体和转盘间的摩擦因数为，设物体

11、受到的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，已知重力加速度为g，求：（1）当水平转盘以角速度1匀速转动时，物块与转盘刚好能相对静止，求1的值是多少？（2）将物块和转轴用细绳相连，当转盘的角速度2=g3r时，求细绳的拉力T2的大小（3）将物块和转轴用细绳相连，当转盘的角速度3=5g3r时，求细绳的拉力T3的大小【来源】安徽省黄山市屯溪第一中学2019-2020学年高一（下）期中物理试题【答案】（1）1=gr （2）T2=0 （3）T3=23mg【解析】（1）设水平转盘以角速度1匀速转动时，物块与转盘刚好要相对滑动，此时物体所需向心力恰好最大静摩擦力提供，则mg=mr12解得：1=gr （2）由于21；物体

12、受到的最大静摩擦力大于所需向心力，此时绳对物体没有拉力，故FT2=0（3）由于31；物体受到的最大静摩擦力不足以提供所需向心力，此时绳对物体有拉力由mg+FT3m32r得此时绳子对物体拉力的大小为FT323mg3、如图所示，一圆盘可以绕其竖直轴在水平面内运动，圆盘半径为R，甲、乙两物体的质量分别为M和m（Mm），它们与圆盘之间的最大静摩擦力均为正压力的倍，两物体用长为L的轻绳连在一起，LR。若将甲物体放在转轴位置上，甲、乙连线正好沿半径方向拉直，要使两物体与圆盘不发生相对滑动，则圆盘旋转的角速度最大不得超过（两物体看作质点）：A(M+m)gMLB(M+m)gmLC(M-m)gMLD(M-m)g

13、mL【来源】湖南省娄底市第一中学2019-2020学年高一（下）期末考试物理试题（高考）【答案】B【解析】【详解】当绳子的拉力等于甲的最大静摩擦力时，角速度达到最大，有：T+mg=mL2，T=Mg解得：=(M+m)gmLA. (M+m)gML与计算结果=(M+m)gmL不相符，故A错误； B. (M+m)gmL与计算结果=(M+m)gmL相符，故B正确； C. (M-m)gML与计算结果=(M+m)gmL不相符，故C错误； D. (M-m)gmL与计算结果=(M+m)gmL不相符，故D错误。4、如图所示，两个可视为质点的、相同的木块A和B放在转盘上，两者用长为L的细绳连接，木块与转盘的最大静摩

14、擦力均为各自重力的K倍，A放在距离转轴L处，整个装置能绕通过转盘中心的转轴O1O2转动，开始时，绳恰好伸直但无弹力，现让该装置从静止开始转动，使角速度缓慢增大，以下说法正确的是（）A当2Kg3L时，A、B相对于转盘会滑动B当Kg2L时，绳子一定有弹力C在Kg2L2Kg3L范围内增大时，B所受摩擦力变大D在0Kg2L时，绳子一定有弹力，故B正确；CKg2L时B已经达到最大静摩擦力，则在Kg2LKg2L时B已经达到最大静摩擦力，则在Kg2L2Kg3L内，B受到的摩擦力不变，故D错误。故选AB。5、如图甲所示，将质量为M的物块A和质量为m的物块B沿同一半径方向放在水平转盘上，两者用长为L的水平轻绳连

15、接。物块与转盘间的最大静摩擦力均为各自重力的k倍，物块A与转轴的距离等于轻绳的长度，整个装置能绕通过转盘中心的竖直轴转动。开始时，轻绳恰好伸直但无弹力，现让该装置从静止开始转动，使角速度缓慢增大，绳中张力FT与转动角速度的平方2的关系如图乙所示，当角速度的平方2超过312时，物块A、B开始滑动。若图乙中F1、1，及重力加速度g均为已知，下列各式正确的是（ ）AL=F1m12BL=F12m12Ck=2F1mgDm=M【来源】河北省承德市兴隆县第一中学2019-2020学年高一（下）期末检测物理试题【答案】BC【解析】ABC开始转速较小时，A、B两物块的向心力均由静摩擦力提供，当转速增大到一定程度

16、时，B的静摩擦力不足以提供向心力，绳子开始有拉力，当转速再增大到一定程度，A的最大静摩擦力也不足以提供向心力时，两者开始滑动，由题图乙可得kmg=m2122LF1+kmg=m3122L解得L=F12m12k=2F1mg选项A错误，BC正确；D对物块A分析kMg-F1=M312L解得M=2m选项D错误。故选BC。6、如图所示，质量分别为m和2m的A、B两个物块（可视为质点）在水平圆盘上沿直径方向放置，与转盘的动摩擦因数均为（可认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力）。A离轴的距离为R ， B离轴的距离为2R ， 两物块用一根细绳连在一起。A、B随圆盘以角速度 一起做匀速圆周运动，且与圆盘保持相对静止，下

17、列说法正确的是（ ）A.A所受的合外力与B所受的合外力大小相等B.B所受摩擦力方向指向圆心C.若 gR ，A、B两物块与圆盘发生相对滑动【答案】 B,C,D 【解析】【解答】A、A和B两个物体做匀速圆周运动的向心力都是靠绳子的拉力和静摩擦力提供，由 可知角速度相等，而 ，则 ，A不符合题意。B、B所需向心力大，绳子拉力相等，所以当圆盘转速加快到两物体刚好还未发生滑动时，B的静摩擦力方向指向圆心，A的最大静摩擦力方向指向圆外，B符合题意。C、在B达到最大静摩擦力之前，细线中没有弹力，则2m22R1时，A、B即将滑动此时圆盘的角速度为2，设轻绳拉力为FT，对于A物体有FT+mg=m222R对于B物

18、体有FT-mg=m22R联立解得2=2gR此时绳子张力为FT=3mg【倾斜转台】1、如图所示，一倾斜的匀质圆盘绕垂直于盘面的固定对称轴以恒定的角速度转动，盘面上离转轴距离2.5m处有一小物体与圆盘始终保持相对静止。小物体质量为1kg，与盘面间的动摩擦因数为32，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，盘面与水平面的夹角为30，g取10m/s2。则下列说法正确的是（）A角速度的最大值是5rad/sB小物体运动过程中所受的摩擦力始终指向圆心C小物体在最高点的速度v522m/sD小物体由最低点运动到最高点的过程中摩擦力所做的功为25J【来源】广东省铁一广外广大附三校2019-2020学年高一（下）期末联考物理

19、试题【答案】D【解析】【分析】【详解】A当物体转到圆盘的最低点，所受的静摩擦力沿斜面向上达到最大时，角速度最大，由牛顿第二定律得mgcos30-mgsin30=m2r则=1rad/s选项A错误；B小物体运动到最高点时，若圆盘转动的角速度较小，则物体所受的摩擦力方向向上，背离圆心，选项B错误；C因为mgsin30mgcos30可知，物体在最高点的速度可以为零，即小物体在最高点的速度v0，选项C错误；D小物体由最低点运动到最高点的过程中动能不变，弹力做功为零，根据动能定理Wf-mg2Rsin30=0解得摩擦力所做的功为Wf=25J选项D正确。故选D。【中间空洞】2、如图，水平桌面中心O处有一个小孔

20、，用细绳穿过光滑小孔，绳两端各系质量M=0.6kg的物体A和m=0.3kg的物体B，A的中心与圆孔的距离为0.2m(g取10m/s2)1如果水平桌面光滑且固定，求A物体做匀速圆周运动的角速度应是多大？2如果水平桌面粗糙，且与A之间的最大摩擦力为1N，现使此平面绕中心轴线水平转动，角速度在什么范围内，A可与平面处于相对静止状态？【来源】福建省三明市二中2019-2020学年高一（下）期中考物理试题【答案】（1）5rad/s （2）563rad/s1033rad/s【解析】1若水平桌面光滑固定，则A做圆周运动靠拉力提供向心力，则有：F=Mr2，F=mg，解得=mgMr=30.60.2rad/s=5

21、rad/s2若水平桌面粗糙，当角速度最大时，有：F+fm=Mr12，F=mg，代入数据解得1=1033rad/s，当角速度最小时，有：F-fm=Mr22，F=mg，代入数据解得2=563rad/s，知角速度563rad/s1033rad/s，A可与平面处于相对静止状态3、如图所示，在光滑水平桌面上有一光滑小孔O，一根轻绳穿过小孔，一端连接质量为m=1kg 的小球A，另一端连接质量为M=4kg的重物B，已知g=10m/s2，则：（1）当A球沿半径r=0.1m的圆周做匀速圆周运动，其角速度1为多大时，B物体处于将要离开、而尚未离开地面的临界状态？（2）当小球A的角速度为2=10rad/s时，物体B

22、对地面的压力为多大？【来源】甘肃省定西市岷县第一中学2019-2020学年高一（下）第二次月考物理试题【答案】（1）20rad/s；（2）30N【解析】试题分析：（1）当B对地面恰好无压力时，有：Mg=FT，拉力FT提供小球A所需向心力，则：FT=mr2，则有：=Mgmr=4010.1=20rad/s（2）对小球A来说，小球受到的重力和支持力平衡因此绳子的拉力提供向心力，则：FT=mr2=10.1102N=10N，对物体B来说，物体受到三个力的作用：重力Mg、绳子的拉力FT、地面的支持力FN，由力的平衡条件可得：FT+FN=Mg故FN=Mg-FT，将FT=10N代入可得：FN=（410-10）

23、N=30N，由牛顿第三定律可知，B对地面的压力为30N，方向竖直向下4、将一可视为质点的物体b放在粗糙的水平桌面上，用一质量可忽略不计的轻绳穿过摩擦可忽略的小孔O与一可视为质点的小球a连接。第一次给小球a一定的初速度使其在水平面内做匀速圆周运动，第二次改变小球a的速度，使其在水平面内做圆周运动的轨道半径增大，整个过程中物体b始终处于静止状态。则（）A第二次轻绳的拉力比第一次小B第二次小球a的角速度比第一次小C第二次物体b的摩擦力比第一次大D第二次物体b所受的支持力比第一次大【来源】甘肃省武威第六中学2019-2020学年高一（下）第一次段考（期中）物理试题【答案】C【解析】AC设细绳与竖直方向

24、的夹角为，则细线的拉力为T=mgcos第二次角较大，则第二次轻绳的拉力比第一次大；因绳子的拉力等于b所受的摩擦力，则第二次物体b的摩擦力比第一次大，选项A错误，C正确；B对小球a，由牛顿第二定律mgtan=m2lsin解得=glcos第二次角较大，则第二次小球a的角速度比第一次大，选项B错误； D物块b所受的支持力等于物块b的重力，则两次物体b所受的支持力大小相等，选项D错误。故选C。5、如图所示，金属环M、N用不可伸长的细线连接，分别套在水平粗糙细杆和竖直光滑细杆上，当整个装置以竖直杆为轴以不同大小的角速度匀速转动时，两金属环始终相对杆不动，下列判断正确的是（）A转动的角速度越大，细线中的拉

25、力越大B转动的角速度越大，环N与竖直杆之间的弹力越大C转动的角速度不同，环M与水平杆之间的弹力相等D转动的角速度不同，环M与水平杆之间的摩擦力大小不可能相等【来源】2020届东北三省三校高三下学期第三次联合模拟考试物理试题（哈尔滨师大附中东北师大附中辽宁省实验中学）【答案】C【解析】AB设细线与竖直方向的夹角为，对N受力析，受到竖直向下的重力GN，绳子的拉力T，杆给的水平支持力N1，因为两环相对杆的位置不变，所以对N有Tcos=GNN1=Tsin因为重力恒定，角度恒定，所以细线的拉力不变，环N与杆之间的弹力恒定，AB错误；CD受力分力如图对M有N2=GM+Tcos=GM+GN所以转动的角速度不同，环M与水平杆之间的弹力相等；若以较小角速度转动时，摩擦力方向右，即Tsin-f=m2rf=Tsin-m2r随着角速度的增大，摩擦力方向可能变成向左，即Tsin+f=m2rf=m2r-Tsin故可能存在m2r-Tsin=Tsin-m2r摩擦力向左和向右时相等的情况，C正确，D错误。故选C。