第6章 专题探究4 水平面内圆周运动的临界问题-2021-2022学年新教材高中物理必修第二册【学霸黑白题·黑题】人教版

专题探究四水平面内圆周运动的临界问题 黑题 专题强化练 限时：30mim|答案：P21 1.(2021·安徽马鞍山期末)如图为某游乐设施，水平转盘3.(2021·山西大同期中)如图所示，两小球P、Q用不可 中央有一根可供游客抓握的绳子，质量为m的游客，到 伸长的细线连接，分别穿在水平粗糙细杆和竖直光滑细 转轴的距离为r,游客和转盘间的动摩擦因数为以，设游 杆上，球P的质量为m=0.1kg,球Q的质量为M= 客受到的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，已知重力加速 0.3kg,两球均可视为质点.当整个装置以竖直杆为轴以 度为g. 角速度ω匀速转动时，两金属球始终与杆在图示位置保 (1)当游客不抓握绳子时，为保证游客不滑动，转盘的角 持相对静止，已知球P与竖直杆之间距离为L,=0.75m, 速度最大不能超过多少？ 细线长度为L=1.25m,球P与水平杆之间的动摩擦因 (2)当转盘的角速度=√时，游客抓往绳可使自己 数4=0.5，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速 度g=10m/s2.求w的取值范围. 不滑动，则人拉绳的力至少是多大？ 2.(2021·四川成都期末)如图所示，细绳一端系着质量4.(2021·江苏宜兴中学月考)如图所示，有一可绕竖直中 M=1kg的物体，另一端通过圆盘中心的光滑小孔吊着 心轴转动的水平圆盘，原长为L、劲度系数为k的轻弹簧 质量m=0.5kg的物体，物体M与小孔距离为r=1m(物 一端固定于轴0上，另一端连接质量为m的小物块A. 体M可看成质点)，已知M和水平圆盘间的动摩擦系数 当圆盘静止时，把弹簧拉长后将物块放在圆盘上，使物 u为0.2，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g 取10m/s2. 块能保持静止的弹簧的最大长度为弘，已知最大静摩擦 (1)若圆盘绕中心轴线逆时针转动的角速度ω= 力与滑动摩擦力大小相等，转动过程中弹簧伸长始终在 √5rad/s,m处于静止状态，求M与圆盘之间的摩 弹性限度内，则： 擦力. (1)若开始时弹簧处于原长，当圆盘的转速为多大时，物 (2)若圆盘绕中心轴线逆时针转动，m处于静止状态，求 块A将开始滑动？ 角速度w的取值范围. (2)若物块与圆盘一起匀速转动的周期为T,物块恰好 不受摩擦力作用，此时弹簧的伸长量为多大？ 10 (3)若弹簧的长度为兰时，物块与网盘能一起匀速转 动，试求转动角速度的可能值 第六章黑白题21 圆周运动正确，C.列车过转弯处的速度<√硒时，转弯所需的合力，F< 设此时手臂与竖直方向的夹角为a,则mgtan a=moLsin o, 解得=60°， mgtan a,故此时列车内轨受挤压，C错误：D.若要提高列车速度，则列 此时乙受到重力与甲对乙的拉力，则F'cos=mg,联立解得F'= 车所需的向心力增大，故需要增大《，D错误，故选B. 6.AC解析：因为满足P,pp6,则根据离心原理，细胞a相对试管向 800N. 内侧运动，细胞b相对试管向外侧运动，选项A正确，B错误：根据 压轴挑战 a=wr可知，这种离心分离器“模拟重力”对应的“重力加速度”沿转 10.(万ais(225as 动半径方向向外侧逐渐变大，选项C正确，D错误. (3)如图所示 7.CD解析：A.小钢球到达最高点时，根据牛顿第二定律有V+mg= ↑T R,=√g级，联立求得N=0,即小球在最高点不受管壁的作用，故 m A错误：B稍微减小，则小钢球到达最高点的速度小于√g,小球 20 重力大于所需向心力，将与管壁内侧接触，内壁对小球的支持力与小 12.5 球重力的合力提供向心力，小球可以通过最高点，故B错误；C稍微 11 增大，小钢球通过最高点时速度大于√gR,小钢球重力不足以提 13-r11-13-r13- 供所需向心力，将做离心运动，从而对圆管外侧管壁有压力的作用， ) 12.520w2racs) 故C正确：D.小钢球在水平线b以下的管道中运动时，重力垂直管 解析：(1)小球刚好离开锥面时，受力如图所示. 壁向下的分力与管壁对小钢球的弹力的合力要指向圆心，提供向心 力，所以外侧管壁对小钢球一定有作用力，故D正确.故选CD. 8.D解析：当B不受摩擦力时，受力分析如图所示，根据牛顿第二定 律得mgtan B=-mo Rein B,解得@Reos同理可得，当A不受摩擦 力时，心，风。可知物块转动角速度与物块的质量无关，所以无 'mg 由牛顿第二定律及向心力公式得ngtan0=moLsin0,解得w子= 法判断质量的大小关系，由于a>B,所以01>wB,则A、B受到的摩擦 力不可能同时为零，选项AB错误：若A不受摩擦力，此时转台的角 o即ow=反a 5 速度为w1,所以物块B的向心力大于摩擦力为零时的向心力，此时 (2)当细线与竖直方向成60°夹角时，由牛顿第二定律及向心力公 B受沿容器壁向