高考专题复习圆盘上的圆周运动解析版.docx
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高考专题复习圆盘上的圆周运动解析版
圆盘上的圆周运动
1、【自测3教材P25第3题改编如图1所示,小物体A与水平圆盘保持相对静止,跟着
圆盘一起做匀速圆周运动,则A受力情况是()
图1
A.重力、支持力
B.重力、向心力
C.重力、支持力、指向圆心的摩擦力
D.重力、支持力、向心力、摩擦力
答案C
2、(2017年高考物理原创押题预测卷021新课标I卷】理科综合物理15)如图所示,位
于水平面的圆盘绕过圆心O的竖直转轴做圆周运动,在圆盘上有一质量为m的小木块,距
圆心的距离为r,木块与圆盘间的最大静摩擦力为压力的k倍,在圆盘转速缓慢增大的过程
中,下列说法正确的是
A.小木块的向心力由支持力和重力的合力提供
B.小木块获得的最大动能为-kmgr
2
C.小木块所受摩擦力提供向心力,始终指向圆心,故不对其做功
D.小木块保持相对静止的最大角速度
【答案】B
1解析】对随着圆盘车期的小木块进行受力分析,它受重力、支持力.静摩孑财,向心力是个效果力,噩强专速增大的瞬间,d沐块受到的静摩摭力与线速度成锐角?
T分力指向圆山提供向心力j另一分力沿线速度方向做正功,的中卜木块的速度翘大,满足它跟着圆盘维名瓣与动,而当噩稳定的转型寸」小木块而静摩寺歌I又垂直于速度,全部充当向心力不做功,选项A€错误『当最大静摩擦力提供向心力时j三制至j
r
可得:
工箕=:
*=;M郎|故B正确,当S与盘面间静摩1新恰好授J最大时』方骑开始滑动」根据牛顿第二定律f导或g解得最大角速度G=栏,故口错误。
3、(多选)如图12所示,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OO'的距离为21,木块与圆盘间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3表
示圆盘转动的角速度,下列说法正确的是()
q
ab
:
□□
图12
A.b一定比a先开始滑动
B.a、b所受的摩擦力始终相等
答案AC
kmg
解析因圆盘从静止开始绕轴缓慢加速转动,在某一时刻,木块随圆盘转动时,其受到的静
摩擦力的方向指向转轴,两木块转动过程中角速度相等,则由牛顿第二定律可得Ff=mo2R,由于小木块b的轨道半径大于a的轨道半径,故b做圆周运动需要的向心力较大,选项B错误;因为两木块的最大静摩擦力相等,故b一定比a先开始滑动,选项A正确;当b刚
刚开始滑动时,由牛顿第二定律可得kmg=mob22l,可得附=[票,选项C正确;当a开始滑动时,由牛顿第二定律可得kmg=moa2i,可得g=寸工而寸3g<\pg故小木块a未发生滑动,其所需的向心力由静摩擦力提供,即Ffa=mo2l=|kmg,选项D错误.
3
4、如图8所示,甲、乙两水平圆盘紧靠在一块,甲圆盘为主动轮,乙靠摩擦随
甲转动无滑动.甲圆盘与乙圆盘的半径之比为r甲:
r乙=3:
1,两圆盘和小物体mi、m2之间的动摩擦因数相同,mi距。
点为2r,m2距O'点为r,当甲缓慢转动起来且转速慢慢增加时().
ai a2=2: 9,故m2先滑动,选D. 答案D 5、(多选)(2018新疆喀彳f质检)摩擦传动是传动装置中的一个重要模型,如图13所示的两个 水平放置的轮盘靠摩擦力传动,其中O、O'分别为两轮盘的轴心.已知两个轮盘的半径比r甲: r 乙=3: 1,且在正常工作时两轮盘不打滑.今在两轮盘上分别放置两个同种材料制成的滑块A、 B,两滑块与轮盘间的动摩擦因数相同,两滑块距离轴心O、O'的间距Ra=2%.若轮盘乙 由静止开始缓慢地转动起来,且转速逐渐增加,则下列叙述正确的是() A.滑块A和B在与轮盘相对静止时,角速度之比为3甲: 3乙=1: 3 B.滑块A和B在与轮盘相对静止时,向心加速度之比为aA: aB=2: 9 C.转速增加后,滑块B先发生滑动 D.转速增加后,两滑块一起发生滑动 答案ABC 解析假设轮盘乙的半径为R,由题意可知两轮盘边缘的线速度大小相等,有3甲3R=3乙R,得a甲: ④乙=1: 3,所以滑块相对轮盘滑动前,A、B的角速度之比为1: 3,A正确; 滑块相对轮盘滑动前,根据an=32r得A、B的向心加速度之比为aA: aB=2: 9,B正确;据题意可得滑块A、B的最大静摩擦力分别为FfA=^nAg,FfB=^ntg,最大静摩擦力之比为FfA: FfB=mA: mB,滑块相对轮盘滑动前所受的静摩擦力之比为FfA': FfB’=(mAaA): (mBaB)=mA: (4.5mB),综上分析可得滑块B先达到最大静摩擦力,先开始滑动,C 正确,D错误. A.物块A、B的运动属于匀变速曲线运动 B.B的向心力是A的向心力的2倍 C.盘又B的摩擦力是B对A的摩擦力的2倍 D.若B先滑动,则B与A之间的动摩擦因数聆小于盘与B之间的动摩擦因数mb 【参考答案】C 【名师解析】支、E做匀速圆周运动,加速度方向不断变化,贝13于非匀变速曲线运4b也页人错俣$因为A、E两物体的角速度大寸寸目等,根据? 因为两物次的角速度大小相等,转动半径中聘,质量相等, 则向心力不聘,选项B错误J对AB整体分析九为二2时0,对A分析,有二乙二洒而,知盘对B的摩撅力 是B对A的摩擦力的2倍,选项C正确,对AB整体分析』城情=22,解得*,对A分析, 解得叫二匕叵,若B先滑动,可知B先达到临界角速度,可知B的临界角速度较小,即 厘<以,选项D错误, 7、如图,叠放在水平转台上的物体A、B、C能随转台一起以角速度④匀速转动,A、B、 C的质量分别为3m、2m、m,A与B、B和C与转台间的动摩擦因数都为丛AB整体、C 离转台中心的距离分别为r、1.5r.设本题中的最大静摩擦力等于滑动摩擦力,下列说法正确 的是() A.B对A的摩擦力一定为3科mg B. B对A的摩擦力一定为3mco2r C.转台的角速度一定满足: D.转台的角速度一定满足: 【参考答案】BD mi、m2的小球,小球用细线连接起 1名师解析】A做圆周运动的向[、力由B对A的摩播力提供由牛顿第二定律及向I加速度公式有: Ff=3mHI,B项正确jAB整体恰好未发生相对芮台的滑动时,以3m+? m)g=»m+2m)出门解得角速度最大值为仁后,C恰好未发生相对滑动时,jimg=1.5111^,解得! 心二、修,所以D选项正确. 8、(多选)如图所示,在光滑的横杆上穿着两质量分别为 来,当转台匀速转动时,下列说法正确的是() A.两小球速率必相等 B.两小球角速度必相等 C.两小球加速度必相等 D.两小球到转轴距离与其质量成反比 【参考答案】BD 【名师解析】两小域随着杆及转台一起转动,角速度必相等。 由心”如,『不一定相等,所以时不一定相等口由向心加速度后标r可知,了不一定相等,向心加速度不一定相等口两小球用一细线连接,两小球 的向心力等于线的张力f一定相等,成酬,: 二葩1不,则二二一,选项E、D正确二 舞> 9、(多选)如图所示,在水平转台上放一个质量M=2.0kg的木块,它与台面间的最大静摩擦 力Ffm=6.0N,绳的一端系住木块,另一端穿过转台的中心孔。 (为光滑的)悬吊一质量m= 1.0kg的小球,当转台以3=5.0rad/s的角速度转动时,欲使木块相对转台静止,则它到O 孔的距离可能是() C.30cmD.34cm 【参考答案】BC 【名师解析】转台以一定的角速度3旋转,木块M所需的向心力与回旋半径r成正比,在 离O点最近处r=ri时,M有向O点的运动趋势,这时摩擦力Ff沿半径向外,刚好达最大静 摩擦力Ffm,即mg-Ffm=Mw2r1 同理,M在离O点最远处r=「2时,有远离O点的运动趋势,这时摩擦力Ff的方向指向O点,且达到最大静摩擦力Rm,即m/Rm=MCO2「2 则木块M能够相对转台静止,回旋半径r应满足关系式r1 10、(2017开封质检)如图所示,在匀速转动的水平圆盘上,沿半径方向放着用细线相连的质 量相等的两个物体A和B,它们分居圆心两侧,与圆心距离分别为Ra=r,Rb=2「,与盘间 的动摩擦因数科相同,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,当圆盘转速加快到两物体刚好还未发 生滑动时,下列说法正确的是() A.此时绳子张力为T=3科mg B.此时圆盘的角速度为3=7十 C.此时A所受摩擦力方向沿半径指向圆外 D.此时烧断绳子,A仍相对盘静止,B将做离心运动 【参考答案】ABC 【名师解析】国和国随着圆盘转动时,合外力提供向心力,则产二冲jG5的运动半径比V的半径大,所以5所需向心力大,绳子粒力相等,所以当圆盘转速加快到两物体刚好还未发生滑动时,月的舒摩携力方同沿半彳的旨向圆心那的最大静摩撩力方向沿半径指向圆卜并魏牛顿第二定律得"一哨二和死T+劭也二明,2门解得;工=3g3=\^,故A、B、C正确j此时烧断绳子,用的最大静摩摭力不足以提供向心力,则为做禽心运动,故D错误& 11、(多选)如图13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() 图13 A.当3>、/翁时,A、B相对于转盘会滑动 B.当3>qKL,绳子一定有弹力 C.④在、/*<3<、/2Kg范围内增大时,B所受摩擦力变大 D.3在0<3<、/二产范围内增大时,A所受摩擦力一直变大 解析当A、B所受摩擦力均达到最大值时,A、B相对转盘将会滑动,Kmg+Kmg=mw2L 竽,A项正确;当B所受静摩擦力达到最大值后,绳子开始有弹3L 力,即: Kmg=m2L,co2,解得w= 可知当3>、/Kg时,绳子有弹力,B项正确;当 3>\/笑时,B已达到最大静摩擦力,则3在 <3< 票内,B受到的摩擦力不变,C ‘冬范围内,A相对转盘是静止的,A所受摩擦力为静摩擦力,所以3L 项正确. Ff-FT=mLo2,当co增大时,静摩擦力也增大,D 12、(多选)如图5所示,在水平圆盘上放有质量分别为m、m、2m的可视为质点的三个物体 A、B、C,圆盘可绕垂直圆盘的中心轴OO'转动.三个物体与圆盘间的动摩擦因数相同, 最大静摩擦力等于滑动摩擦力.三个物体与轴O共线且OA=OB=BC=r,现将三个物体用 轻质细线相连,保持细线伸直且恰无张力.当圆盘从静止开始转动,角速度极其缓慢地增大,则对于这个过程,下列说法正确的是() A.A、B两个物体同时达到最大静摩擦力 B.B、C两个物体的静摩擦力先增大后不变,A物体所受的静摩擦力先增大后减小再增大 C•当初,、斤时整体会发生滑动 D.当<3 答案BCD 解析当圆盘转速增大时,静摩擦力提供向心力,三个物体的角速度相等,由F0=mo2r, 由于C的半径最大,质量最大,故C所需要的向心力增加最快,最先达到最大静摩擦力, 此时M2m)g=2m2r32,解得必=21~^? 当C的摩擦力达到最大静摩擦力之后,细线BC 开始提供拉力,B的摩擦力增大,达到最大静摩擦力后,A、B之间细线开始有力的作用, 随着角速度增大,A的摩擦力将减小到零然后反向增大,当A的摩擦力达到最大,且细线BC的拉力大于A、B整体的摩擦力时物体将会出现相对滑动,此时A与B还受到细线的拉 力,对C有Ft+M2m)g=2m2r«22,对A、B整体有FT=2^mg解得必=寸^号当处>、^一立整体会发生滑动,故A错误,B、C正确;当、份<b,C所受摩擦力沿着半径向里,且没有出现滑动,故在3增大的过程中,由于向心力F=FT+Ff不断增大, 故B、C间的拉力不断增大,故D正确.
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- 高考 专题 复习 圆盘 圆周运动 解析