一、第六章 圆周运动易错题培优(难)
1.如图所示,用一根长为l=1m的细线,一端系一质量为m=1kg的小球(可视为质点),另一端固定在一光滑锥体顶端,锥面与竖直方向的夹角θ=30°,当小球在水平面内绕锥体的轴做匀速圆周运动的角速度为ω时,细线的张力为T,取g=10m/s2。则下列说法正确的是( )
A.当ω=2rad/s时,T=(53+1)N C.当ω=4rad/s时,T=16N 大于45° 【答案】ACD 【解析】 【分析】 【详解】
B.当ω=2rad/s时,T=4N
D.当ω=4rad/s时,细绳与竖直方向间夹角
当小球对圆锥面恰好没有压力时,设角速度为?0,则有
Tcos??mg
2Tsin??m?0lsin?
解得
?0?253rad/s 3AB.当??2rad/s0,小球紧贴圆锥面,则
Tcos??Nsin??mg
Tsin??Ncos??m?2lsin?
代入数据整理得
T?(53?1)N
A正确,B错误;
CD.当??4rad/s>?0,小球离开锥面,设绳子与竖直方向夹角为?,则
Tcos??mg Tsin??m?2lsin?
解得
5T?16N,??arccos?45o
8CD正确。 故选ACD。
2.如图所示,叠放在水平转台上的物体 A、B 及物体 C 能随转台一起以角速度 ? 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 ? ,A 和B、C 离转台中心的距离分别为 r、1.5r。设最大静摩擦力等于 滑动摩擦力,下列说法正确的是(重力加速度为 g )( )
A.B 对 A 的摩擦力一定为 3?mg B.B 对 A 的摩擦力一定为 3m?2r C.转台的角速度需要满足?D.转台的角速度需要满足?【答案】BD 【解析】 【分析】 【详解】
AB.对A受力分析,受重力、支持力以及B对A的静摩擦力,静摩擦力提供向心力,有
?gr
2?g 3rf??3m??2r??3m?g
故A错误,B正确;
CD.由于A、AB整体、C受到的静摩擦力均提供向心力,故对A有
?3m??2r??3m?g
对AB整体有
?3m?2m??2r??3m?2m?g
对物体C有
m?2?1.5r?2?mg
解得
?故C错误, D正确。
?gr
故选BD。
3.如图所示,水平的木板B托着木块A一起在竖直平面内做圆心为O的匀速圆周运动,Oa水平,从最高点b沿顺时针方向运动到a点的过程中( )
A.B对A的支持力越来越大 B.B对A的支持力越来越小 C.B对A的摩擦力越来越小 D.B对A的摩擦力越来越大 【答案】AD 【解析】 【分析】 【详解】
由于始终做匀速圆周运动,合力指向圆心,合力大小不变,从最高点b沿顺时针方向运动到a点的过程中,合力的水平分量越来越大,竖直向下的分量越来越小,而合力由重力,支持力和摩擦力提供,因此对A进行受力分析可知,A受到的摩擦力越来越大,B对A的支持力越来越大,因此AD正确,BC错误。 故选AD。
4.如图所示,在水平转台上放置有轻绳相连的质量相同的滑块1和滑块2,转台绕转轴OO′以角速度ω匀运转动过程中,轻绳始终处于水平状态,两滑块始终相对转台静止,且与转台之间的动摩擦因数相同,滑块1到转轴的距离小于滑块2到转轴的距离.关于滑块1和滑块2受到的摩擦力f1和f2与ω2的关系图线,可能正确的是
A. B.
C. D.
【答案】AC 【解析】