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2024 高考物理二轮复习 80 热点模型
最新高考题模拟题专项训练
模型16 水平转盘模型
最新高考题
1. （2023高考江苏学业水平选择性考试）“转碟”是传统的杂技项目，如图所示，质量为
m的发光物体放在半径为r的碟子边缘，杂技演员用杆顶住碟子中心，使发光物体随碟子
一起在水平面内绕A点做匀速圆周运动。当角速度为 时，碟子边缘看似一个光环。求此
时发光物体的速度大小 和受到的静摩擦力大小f。
【参考答案】 ；
【名师解析】
发光体的速度
发光体做匀速圆周运动，则静摩擦力充当做圆周运动的向心力，则静摩擦力大小为
2．（2019海南物理·6）.如图，一硬币（可视为质点）置于水平圆盘上，硬币与竖
直转轴 的距离为r，已知硬币与圆盘之间的动摩擦因数为μ（最大静摩擦力等
于滑动摩擦力），重力加速度大小为g。若硬币与圆盘一起绕 轴匀速转动，则
圆盘转动的最大角速度为（ ）A. B. C. D.
【参考答案】B
【名师解析】硬币与圆盘一起绕 轴匀速转动，隔离硬币，由牛顿第二定律，
μmg=mω2r，解得：圆盘转动的最大角速度为ω= ，选项B正确。
3 (2014高考全国新课标理综I)如图，两个质量均为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。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，用
ω表示圆盘转动的角速度，下列说法正确的是
A．b一定比a先开始滑动
B．a、b所受的摩擦力始终相等
√kg
2l
C．ω= 是b开始滑动的临界角速度√2kg
3l
D．当ω= 时，a所受摩擦力的大小为kmg
【名师解析】：两物块共轴转动，角速度相等，b的转动半径是a的2倍，所以b物块最先
达到最大静摩擦，最先滑动，选项A正确；两物块的向心力由静摩擦力提供的，由于半
√kg
2l
径不等，所以向心力不等，选项B错误；当b开始滑动时，kmg=mω2.2l，解得ω= ,
√2kg 2
3l 3
选项C正确；当ω= 时，由f=mω2l，解得f= kmg，选项D错误。
【参考答案】：A C
4.(2014安徽理综第19题)如图所示，一倾斜的匀质圆盘绕垂直于盘面的固定对称轴以恒定
角速度ω转动，盘面离转轴距离2.5m处有一小物体与圆盘始终保持静止。物体与盘面间的
√3
2
动摩擦因数为 （设最大静摩擦力等于滑动摩擦力），盘面与水平面的夹角为30°，g取
10m/s2。则ω的最大值是
√5 √3
A． rad/s B． rad/s
C．1.0rad/s D．0.5rad/s【名师解析】：当物体与转盘间不发生相对运动时，物体所受最大静摩擦力和重力沿斜面
的分力提供向心力，随着角速度的增大，小物体最先相对于圆盘发生相对滑动的位置为转
到最低点位置。小物体转动到最低点时，其合外力为静摩擦力减去重力沿盘面向下的分力
由牛顿第二定律，合外力提供向心力，有 f-mgsin30°=mrω2。当静摩擦力达到最大时，即
f=μmgcos30°时，对应振动角速度ω的最大值.，解得：ω=1.0rad/s。选项C正确。
【参考答案】：C
最新模拟题
1. (2023重庆南开中学期末)如图所示，叠放在水平圆形转台上的物体A、B能随转台在半
径r的圆周上运动，A、B质量均为m，A与B、B与转台间的动摩擦因数分别为0.2、
0.3。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g。下列说法正确的是（ ）
A. B对A的摩擦力一定为
B. 在转台的角速度不断增大的过程中，A先相对滑动被甩出
C. 在转台的角速度不断增大的过程中，A受到的摩擦力一定指向圆心
D. A、B能随转台一起转动的最大角速度为
【参考答案】B
【名师解析】
由题意，可知若A与B一起以角速度 匀速转动，根据牛顿第二定律可得B对A的摩擦力
为静摩擦力，大小为故A错误；
在转台的角速度不断增大的过程中，设当B对A的最大静摩擦力恰好提供向心力时，转台
的角速度为 ，对A根据牛顿第二定律，有
此时设转台对B的摩擦力为 ，根据牛顿第二定律有
求得此时转台对B的摩擦力为
而转台对B的最大静摩擦力为
所以，可知在转台的角速度不断增大的过程中，A先达到最大静摩擦力，则A先相对滑动
被甩出，故B正确；
在转台的角速度不断增大的过程中，若A发生相对滑动被甩出，在转台上发生滑动时，此
时A不是做匀速圆周运动，其受到的摩擦力不指向圆心，故C错误；
由选项B分析可知，A、B能随转台一起转动的最大角速度为
故D错误。
2. （2024河南名校联考）如图所示，水平圆盘可绕竖直轴转动，沿直径方向放着用细线相
连的质量均为m的物体A和B，它们分居圆心两侧，与圆心距离分别为R =r，R =2r，A
A B
和B与圆盘间的动摩擦因数分别为μ和 ，圆盘静止时细线刚好伸直且无张力。设最大静
摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g，现让圆盘从静止开始缓慢加速，则（ ）A. 当 时， 细线中没有张力
B. 当ω= 时，物体A受到的摩擦力指向圆心
C. 当ω= 时，两物体刚好不滑动
D. 当两物体刚好不滑动时烧断绳子，A仍相对圆盘静止，B将做离心运动
【参考答案】AC
【名师解析】
当最大静摩擦力提供向心力时，对B则有
解得
对A则有
解得
可知当 时， 细线中没有张力，A正确；
B．当ω= 时，对A所需向心力，则有对B所需向心力，则有
由以上计算可知，B对A的拉力恰好提供A做圆周运动的向心力，因此A受到的摩擦力是
零，B错误；
C．当两物体刚好不滑动时，对B则有
对A则有
联立两式解得
ω=
C正确；
D．当两物体刚好不滑动时，在烧断绳子的瞬间，A所需向心力为
B所需向心力为
可知两物体的最大静摩擦力都不足以提供向心力，因此A和B都将做离心运动，D错误。
。
3．（2023四川成都七中二诊）如图，水平放置餐桌的桌面为圆形，半径为 。为方便用
餐，中心放置一个可绕其中心轴转动的圆盘，圆盘半径为 ，圆心与餐桌圆心重合。在圆
盘的边缘放置一个质量为 的小物块，小物块与圆盘间的动摩擦因数为 ，小物块与餐桌
间的动摩擦因数为 。最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为 ，圆盘厚度及圆盘
与餐桌间的间隙不计，小物块可看作质点。由静止开始，缓慢增加圆盘转速，则（ ）A．当圆盘角速度增大到 时，小物块恰好从圆盘上滑落
B．小物块从圆盘上滑落后，小物块在餐桌上做曲线运动
C．若小物块从圆盘上滑落后，恰好停在餐桌的边缘，则在桌面上滑动过程中因摩擦产生
的内能大于
D．小物块在圆盘上的加速度一定小于小物块在桌面上运动时的加速度
【参考答案】A
【名师解析】当小物块所受静摩擦力最大时，设转速为ω，则
1
解得 ，此时小物块恰好要从圆盘上滑落，故A正确；
B．当小物块滑落时，后续在餐桌上将做匀减速直线运动，而非曲线运动，故B错误；
C．小物块从圆盘上后，恰好停在餐桌盘的运动轨迹如下图所示
位移距离为 ，则产生的内能大小为 ，故C错误；
小物块在圆盘上的最大加速度为， ，小物块在桌面上的加速度大小为，
，由于不知道两个动摩擦因素之间的关系，因此小物块在圆盘上的最大加
速度不一定小于小物块在桌面上运动时的加速度，更别说小物块在圆盘上的加速度取值范
围为0~a（圆盘的转速是缓慢增加的）。故D错误。
1。
4.（2023四川重点高中质检）如图所示，水平放置的光滑桌面中心开有光滑的小孔，轻质
细绳穿过小孔一端连接质量为m的小球，另一端连接总质量为8m的漏斗（其中西沙的质
量为7m），小球在轨道1上做匀速圆周运动。某时刻起，漏斗内细沙缓慢流出而漏斗缓慢
上升。漏斗内细沙全部流出时漏斗上升的高度为h，之后小球在轨道2上做匀速圆周运动，
此过程中小球在任意相等时间内扫过的面积相等，重力加速度大小为 g，下列说法正确的
是
A.小球在单位时间内扫过的面积为2
B.小球在轨道1上运动时的动能为4mgh
C.小球在轨道2上运动时的动能为mgh
D.此过程中细绳对漏斗做的功为3mgh
【参考答案】BCD
【名师解析】设轨道1、2的半径分别为r1、r2，小球在轨道1、2运动时的速度分别为
v 、v ，根据已知条件有 8mg=m ，mg=m ，根据题述，此过程中小球在任意相等时
1 2
间内扫过的面积相等，可得v r=vr ，r- r=h，解得r=2 r=2h，小球在单位时间内扫过
1 1 2 2 2 1 2 1
的面积为 ，A错误；小球在轨道1上运动时的动能为 =4mgh，选项B正确；小
球在轨道2上运动时的动能为 =mgh，选项C正确；此过程中小球动能变化为 -=mgh -4mgh=-3mgh，细绳对漏斗做的功为3mgh，选项D正确。
5. (2023湖南怀化名校质检)如图所示，粗糙水平转台上，可视为质点的木块A、B叠放在
一起，放在水平转台上随转台一起绕固定转轴匀速转动，A的质量为 ，B的质量为 ．
已知A、B到转动轴的距离为 ，A与B间的动摩擦因数为 ，B与转台间的动摩
擦因数为 ，（最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取 ）则下列说法正确的是(
)
A. B需要的向心力是A的3倍
B. 转台对B的摩擦力是B对A的摩擦力的3倍
C. 如果木块A、B与转台始终保持相对静止，转台角速度 的最大值为
D. 随着角速度的不断增大，A先滑动
【参考答案】BD
【名师解析】
根据
可知B需要的向心力是A的2倍，选项A错误；
对木块A，B对A的摩擦力提供向心力，则有
以AB为整体，转台对B的摩擦力提供整体的向心力，则有
则转台对B的摩擦力是B对A的摩擦力的3倍，选项B正确；
因A与B之间的动摩擦因数较小，故当角速度增加时A先滑动，设A刚要滑动时转台的角速度为 ，此时有
解得转台的最大角速度为
选项C错误，D正确；
6、（2023浙江名校联盟联考）（8分）如图甲，这是湖南电视台“智勇大冲关”游戏节目
中的大转盘游戏环节，经验不足的人会坐在转盘边缘，当转盘转速达到某一数值时，人恰
好滑离转盘落入水中，等效模型如图乙．现测得转盘半径R=0.5m，离水面的高度
H=0.8m，人落水过程的水平位移大小x=0.4m.设人所受的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，
人视为质点，不计空气阻力，取重力加速度g=10m/s2.求：
（1）人恰好离开转盘时的初速度大小v；
0
（2）人与转盘间的动摩擦因数μ．
（3）人落水时的速度大小v.
【名师解析】（1）物块做平抛运动，在竖直方向上有： ①（1分）
在水平方向上有 ②
由①②式解得 ③（1分）
（2）物块离开转台时，最大静摩擦力提供向心力，有 ④（1分）
⑤（1分）
由③④⑤式，代入数据解得 （1分）（3）由动能定理，mgH= - 解得v= （3分，
7. （2024山东济宁名校联考） 如图所示，质量 的物体置于可绕竖直轴匀速转动
的平台上，M用细绳通过光滑的定滑轮与质量为 的物体相连，m悬于空中与M都
处于静止状态。假定M与轴O的距离r=0.5m，与平台的最大静摩擦力为其重力的0.3倍，
试问：
（1）M受到的静摩擦力最小时，平台转动的角速度ω 为多大；
0
（2）要保持M与平台相对静止，平台转动的角速度不得超过多大。
【参考答案】（1） ；（2）
【名师解析】
（1）静摩擦力最小为零，对M
对m
联立得
（2）转盘角速度最大时，M所受最大静摩擦力指向O，对M
对m联立得
8. （2023年7月浙江九校期末联考）水平转盘可以绕竖直轴 转动，半径 ，
转盘中心 处有一个光滑小孔，用一根长 细线穿过小孔将质量分别为
、 的小球A和小物块B连接，小物块B放在水平转盘的边缘且与
转盘保持相对静止，如图所示。现让小球A在水平面做角速度 的匀速圆周运
动，小物块B与水平转盘间的动摩擦因数 （取 ），求：
（1） 与竖直方向的夹角 及细线上的拉力大小；
（2）小球A运动速度大小不变，现使水平转盘转动起来，要使小物块B与水平转盘间保
持相对静止，求水平转盘角速度 的取值范围。（假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力）
【参考答案】（1） ， ；（2）
【名师解析】
（1）对A受力分析，可知由牛顿第二定律得
其中
解得
， ，
（2）当物体B受到的最大静摩擦力 指向圆心时，转盘 最大，有
解得
当物体B受到的最大静摩擦力 背离圆心时，转盘 最小，有
解得
综上所述角速度的范围
