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高一物理圆周运动专题练习(word版

A.当圆盘角速度缓慢地增加,物块受到摩擦力有可能背离圆心
B.当圆盘角速度增加到足够大,弹簧将伸长
C.当圆盘角速度为 ,物块开始滑动
D.当弹簧的伸长量为 时,圆盘的角速度为
【答案】BC
【解析】
【分析】
【详解】
AB.开始时弹簧未发生形变,物块受到指向圆心的静摩擦力提供圆周运动的向心力;随着圆盘角速度缓慢地增加,当角速度增加到足够大时,物块将做离心运动,受到摩擦力为指向圆心的滑动摩擦力,弹簧将伸长。在物块与圆盘没有发生滑动的过程中,物块只能有背离圆心的趋势,摩擦力不可能背离圆心,选项A错误,B正确;
故选BD。
2.如图所示,小球A可视为质点,装置静止时轻质细线AB水平,轻质细线AC与竖直方向的夹角 ,已知小球的质量为m,细线AC长L,B点距C点的水平和竖直距离相等。装置BO'O能以任意角速度绕竖直轴O'O转动,且小球始终在BO'O平面内,那么在ω从零缓慢增大的过程中( )(g取10m/s2, , )
mgtanθ1=m(lsinθ1)ωmin2

ωmin=
当ω最大时,由几何关系可知,绳AC与竖直方向夹角θ2=53°
mgtanθ2=mωmax2lsinθ2

ωmax=
所以ω取值范围为
≤ω≤
绳子AB的拉力都是0。
由以上的分析可知,开始时AB是拉力不为0,当转速在 ≤ω≤ 时,AB的拉力为0,角速度再增大时,AB的拉力又会增大,故A错误;B正确;
一、第六章圆周运动易错题培优(难)
1.两个质量分别为2m和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,a、b之间用强度足够大的轻绳相连,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,开始时轻绳刚好伸直但无张力,用 表示圆盘转动的角速度,下列说法正确的是( )
kmg+F=mω2•2L①
而a受力为
f′-F=2mω2L②
联立①②得
f′=4mω2L-kmg
综合得出,a、b受到的摩擦力不是始终相等,故A错误,B正确;
C.当a刚要滑动时,有
2kmg+kmg=2mω2L+mω2•2L
解得
选项C错误;
D.当b恰好达到最大静摩擦时
解得
因为 ,则 时,b所受摩擦力达到最大值,大小为 ,选项D正确。
C.设圆盘的角速度为ω0时,物块将开始滑动,此时由最大静摩擦力提供物体所需要的向心力,有
解得
选项C正确;
D.当弹簧的伸长量为 时,物块受到的摩擦力和弹簧源自弹力的合力提供向心力,则有解得
选项D错误。
故选BC。
4.如图所示,在水平圆盘上沿半径方向放置用细线相连的质量均为m的A、B两个物块(可视为质点)。A和B距轴心O的距离分别为rA=R,rB=2R,且A、B与转盘之间的最大静摩擦力都是fm,两物块A和B随着圆盘转动时,始终与圆盘保持相对静止。则在圆盘转动的角速度从0缓慢增大的过程中,下列说法正确的是( )
A.1rad/sB.3rad/sC.4rad/sD.9rad/s
【答案】BC
【解析】
【分析】
【详解】
根据题意可知,斜面体的倾角满足
即重力沿斜面的分力大于滑动摩擦力,所以角速度为零时,木块不能静止在斜面上;当转动的角速度较小时,木块所受的摩擦力沿斜面向上,当木块恰要向下滑动时
可知随着角速度增大,细线的拉力T增大,A的摩擦力 将减小到零然后反向增大,当A的摩擦力反向增大到最大,即 时,解得
角速度再继续增大,整体会发生滑动。
由以上分析,可知AB错误,CD正确。
故选CD。
5.如图所示,一个边长满足3:4:5的斜面体沿半径方向固定在一水平转盘上,一木块静止在斜面上,斜面和木块之间的动摩擦系数μ=0.5。若木块能保持在离转盘中心的水平距离为40cm处相对转盘不动,g=10m/s2,则转盘转动角速度ω的可能值为(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)( )
C.当绳子AC与竖直方向之间的夹角不变时,AC绳子的拉力在竖直方向的分力始终等于重力,所以绳子的拉力绳子等于1.25mg;当转速大于 后,绳子与竖直方向之间的夹角增大,拉力开始增大;当转速大于 后,绳子与竖直方向之间的夹角不变,AC上竖直方向的拉力不变,水平方向的拉力增大,则AC的拉力继续增大;故C正确;
D.由开始时的分析可知,当ω取值范围为 ≤ω≤ 时,绳子AB的拉力都是0,故D正确。
故选BCD。
3.如图所示,有一可绕竖直中心轴转动的水平足够大圆盘,上面放置劲度系数为k的弹簧,弹簧的一端固定于轴O上,另一端连接质量为m的小物块A(可视为质点),物块与圆盘间的动摩擦因数为μ,开始时弹簧未发生形变,长度为L,若最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等,重力加速度为g,物块A始终与圆盘一起转动。则( )
A.a、b所受的摩擦力始终相等
B.b比a先达到最大静摩擦力
C.当 时,a刚要开始滑动
D.当 时,b所受摩擦力的大小为
【答案】BD
【解析】
【分析】
【详解】
AB.木块随圆盘一起转动,静摩擦力提供向心力,由牛顿第二定律可知,木块受到的静摩擦力f=mω2r,则当圆盘从静止开始绕转轴缓慢地加速转动时,木块b的最大静摩擦力先达到最大值;在木块b的摩擦力没有达到最大值前,静摩擦力提供向心力,由牛顿第二定律可知,f=mω2r,a和b的质量分别是2m和m,而a与转轴OO′为L,b与转轴OO′为2L,所以结果a和b受到的摩擦力是相等的;当b受到的静摩擦力达到最大后,b受到的摩擦力与绳子的拉力合力提供向心力,即
A.两细线张力均增大
B.细线AB中张力先变小,后为零,再增大
C.细线AC中张力先不变,后增大
D.当AB中张力为零时,角速度可能为
【答案】BCD
【解析】
【分析】
【详解】
AB.当静止时,受力分析如图所示
由平衡条件得
TAB=mgtan37°=0.75mg
TAC= =1.25mg
若AB中的拉力为0,当ω最小时绳AC与竖直方向夹角θ1=37°,受力分析如图
A.B所受合力一直等于A所受合力
B.A受到的摩擦力一直指向圆心
C.B受到的摩擦力先增大后不变
D.A、B两物块与圆盘保持相对静止的最大角速度ωm=
【答案】CD
【解析】
【分析】
【详解】
当圆盘角速度比较小时,由静摩擦力提供向心力。两个物块的角速度相等,由 可知半径大的物块B所受的合力大,需要的向心力增加快,最先达到最大静摩擦力,之后保持不变。当B的摩擦力达到最大静摩擦力之后,细线开始提供拉力,根据
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