第二章 专题三 水平面内的圆周运动的临界问题-【高中必刷题】2023-2024学年新教材高中物理必修第二册同步课件（粤教版2019）

物理 必修第二册YJ 01 专题三　水平面内的圆周运动的临界问题 刷题型 1.图甲为游乐场中一种叫作“魔盘”的娱乐设施，游客坐在转动的魔盘上，当魔盘转速增大到一定值时，游客就会滑向盘边缘，其装置可以简化为图乙.若魔盘转速缓慢增大，则游客在滑动之前 （　B　） 甲 乙 A.受到魔盘的支持力缓慢增大 B.受到魔盘的摩擦力缓慢增大 C.受到的合外力大小不变 D.受到魔盘的作用力大小不变 B 题型1 静摩擦力对应的临界问题 稻壳儿 解析 对游客受力分析如图所示，分别沿水平和竖直方向列方程，水平方向fx－Nx＝mω2r，竖直方向fy＋Ny＝mg，则随着魔盘转速缓慢增大，游客需要的向心力增大，但必须保证竖直方向受力平衡，因为重力不变，则f、N两个力只能一个增大一个减小，结合水平方向方程，只能f增大，N减小，故A错误，B正确；滑动之前，游客在竖直方向受力平衡，水平方向的向心力由合外力提供，随着转速缓慢增大，需要的向心力增大，即合外力增大，故C错误；把人受到魔盘的支持力和摩擦力看成一个力（合力），即为游客受到魔盘的作用力，将其在水平和竖直方向正交分解，竖直方向的分力与重力等大反向，保持不变，水平方向的分力提供向心力，随着转速缓慢增大而增大，所以游客受到魔盘的作用力缓慢增大，故D错误. 题型1 静摩擦力对应的临界问题 稻壳儿 2.[广东广州华侨中学2023高一下月考]如图所示，在水平转台上放置有质量之比为2∶1的滑块P和Q（均视为质点），它们与转台之间的动摩擦因数之比μP∶μQ＝2∶1；P到转轴OO'的距离为rP，Q到转轴OO'的距离为rQ，且rP∶rQ＝1∶2，转台绕转轴OO'匀速转动，转动过程中，两滑块始终相对转台静止.认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度大小为g，下列说法正确的是（　C　） A.P所受的摩擦力比Q所受的摩擦力大 B.P、Q的线速度大小相等 C.若转台转动的角速度缓慢增大，则Q一定比P先开始滑动 D.若转台转动的角速度缓慢增大，则在任一滑块滑动前，P能达到的最大向心加速度为μPg C 题型1 静摩擦力对应的临界问题 稻壳儿 解析 根据题意可知，P、Q随转台转动，它们的角速度相同，设为ω，由公式v＝ωr可得vP∶vQ＝1∶2，P、Q所需要的向心力由静摩擦力提供，则有f＝mω2r，可得＝＝，故A、B错误；由于最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则有fm＝μmg，可得＝＝，可知P的最大静摩擦力大于Q，由于P所受的摩擦力等于Q所受的摩擦力，若转台转动的角速度缓慢增大，则Q一定比P先开始滑动，开始滑动时，两滑块受到的摩擦力均为f1＝μQmQg，P能达到的最大向心加速度为am＝＝μPg，故D错误，C正确. 题型1 静摩擦力对应的临界问题 稻壳儿 3.[浙江金华十校2023高一下联考]如图所示，轻质细绳一端系着质量M＝1 kg的物体，在外力作用下静止在水平平台上，另一端通过光滑的中心小孔吊着质量m＝0.5 kg的物体，物体M与圆孔距离为r＝1 m，已知物体M与水平平台间的动摩擦因数μ＝0.4，现撤去外力，使此平台绕中心轴线匀速转动，取重力加速度大小g＝10 m/s2，两物体均可视为质点，最大静摩擦力等于滑动摩擦力.若物体M与水平平台之间不发生相对滑动，则其转动角速度不可能是（　D　） A.1 rad/s B.2 rad/s C.3 rad/s D.4 rad/s D 题型1 静摩擦力对应的临界问题 稻壳儿 解析 当ω具有最小值时，物体M有向圆心运动的趋势，根据牛顿第二定律，对M有mg－μMg＝Mr，代入数据解得＝1 rad/s；当ω具有最大值时，物体M有远离圆心的趋势，根据牛顿第二定律，对物体M有mg＋μMg＝Mr，代入数据解得＝3 rad/s，其转动角速度不可能是4 rad/s.故选D. 题型1 静摩擦力对应的临界问题 稻壳儿 4.[重庆涪陵外国语学校2023高一下月考]（多选）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，两木块用长为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（重力加速度为g）.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，细线始终未断裂，以下说法正确的是 （　ABD　） A.当ω＞时，A、B相对于转盘会滑动 B.当ω＞时，细绳一定有弹力 C.当＜ω＜时，B所受摩擦力变大 D.当0＜ω＜时，A所受摩擦力一直变大 ABD 题型1 静摩擦力对应的临界问题 稻壳儿 思路导引 解答本题的关键是找到临界条件：（1）A所受的摩擦力为最大静摩擦力时，A、B相对于转盘即将滑动；（2）B所受摩擦力为最大静摩擦力时，细绳上即将有拉力. 题型1 静摩擦力对应的临界问题 稻壳儿 解析 当A所受的