第六章 专题3 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（人教版2019）

物理 必修第二册 RJ 3 专题3 水平面内的圆周运动的临界问题 刷题型 2 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 ( ) 甲 乙 B 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 题型1 静摩擦力对应的临界问题 3 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 ，竖 直方向 ，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 、 两个力只能一个增大一个减小，结合水平方向方程，只能 增大， 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 4 2.[安徽黄山“八校联盟”2023高一下期中] 如图所示，在水平转台上放置有 质量之比为 的滑块 和 （均视为质点），它们与转台之间的动摩擦因 数之比 ； 到转轴 的距离为 ， 到转轴 的距离为 ， C A. 所受的摩擦力比 所受的摩擦力大 B. 、 的线速度大小相等 C.若转台转动的角速度缓慢增大，则 一定比 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， 能达到的最大向心加速度为 且 ，转台绕转轴 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 ，下列说法正确的是( ) 题型1 静摩擦力对应的临界问题 5 解析 根据题意可知， 、 随转台转动，它们的角速度相同，设为 ，由公式 可得 ， 、 所需要的向心力由静摩擦力提供，则有 ，可得 ， 故A、B错误；由于最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则有 ，可得 ，可知 的最大静摩擦力大于 ，由于 所受的摩擦力等于 所受的摩擦力，若转台转动的角速度缓慢 增大，则 一定比 先开始滑动，开始滑动时，两物块受到的摩擦力均为 ， 能达 到的最大向心加速度为 ，故D错误，C正确. 题型1 静摩擦力对应的临界问题 6 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 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 的物体，物体 与圆孔距离为 ，已知物体 与水平平台 间的动摩擦因数 ，现撤去外力，使此平台绕中心轴线匀速转动，取重力 D A. B. C. D. 加速度大小 ，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 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( ) 题型1 静摩擦力对应的临界问题 7 解析 当 具有最小值时，物体 有向圆心运动的趋势，根据牛顿第二定律，对 有 ，代入数据解得 ；当 具有最大值时，物体 有远离圆心的趋势，根据牛顿第二定律，对物体 有 ，代入数据解得 ，其转动角速度不可能是 .故选D. 题型1 静摩擦力对应的临界问题 8 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 和 放在转盘上，两木块用长为 的细绳连接，木块与转盘的最大静摩擦力均为各自重力的 倍， 放在距离转轴 处，整个装置能绕通过转盘中心的转轴 转动（重力加速度为 ）.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，细绳始终未断裂 以下说法正确的是( ) ABD A.当 时， 、 相对于转盘会滑动 B.当 时，细绳一定有弹力 C.当 时， 所受摩擦力变大 D.当 时， 所受摩擦力一直变大 题型1 静摩擦力对应的临界问题 9 【思路导引】解答本题的关键是找到临界条件：（1） 所受的摩擦力为最大静摩擦力时， 、 相对于转盘即将滑动；（2） 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 10 解析 当 所受的摩擦力达到最大静摩擦力时， 、 相对于转盘即将滑动，对于 有 ，对