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1.陶瓷是以粘土为主要原料以及各种天然矿物经过粉碎混炼、成型和煅烧制得的材料以及
各种制品。如图所示是生产陶磁的简化工作台,当陶磁匀速转动时,台面面上掉有陶屑,
陶屑与桌面间的动摩因数处处相同(台面够大),则( )
A.离轴OO´越远的陶屑质量越大
B. 离轴OO´越近的陶屑质量越小
C. 只有平台边缘有陶屑
D.离轴最远的陶屑距离不会超过某一值
2.如图所示,游乐园有一种游戏设施叫做“魔盘”,当“魔盘”转动时,游客随“魔盘”
一起做匀速圆周运动。分析游客的受力情况,下列说法正确的是( )
A.游客受重力、支持力、摩擦力和向心力
B.游客受到摩擦力方向与运动方向相反
C.游客受到所有力的合力为0
D.游客受到摩擦力方向指向圆心
3.如图所示,一个杯子放在水平餐桌转盘上随转盘做匀速圆周运动,角速度恒定,则(
)
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A.杯子受重力、支持力、摩擦力和向心力作用
B.杯子受到的摩擦力方向始终指向转盘中心
C.杯子离转盘中心越近越容易做离心运动
D.若给杯子中加水,杯子更容易做离心运动
4.如图所示,质量为m 的小物块随圆盘在水平面内一起匀速转动。已知角速度为
,物
块到转轴的距离为r,物块与圆盘间的动摩擦因数为μ,则物块所受摩擦力大小为( )
A.0
B.
C.
D.
5.如图所示,水平圆盘绕过圆心O 的竖直轴以角速度
匀速转动,A、B、C 三个小木块
放置在圆盘上面的同一直径上,已知A、B 和C 的质量均为m,三个小木块与圆盘间动摩
擦因数均为
,OA、OB、BC 之间的距离均为L,若圆盘从静止开始缓慢加速,A、B、C
均和圆盘保持相对静止,重力加速度为g,设滑动摩擦力大小等于最大静摩擦力,则下列
说法中正确的是( )
A.圆盘转速增大到某一值时,AB 两木块将同时向圆心滑动
B.随着角速度
不断增大,木块打滑的顺序依次是A、B、C
C.若A、B 之间用一根长2L 的轻绳连接起来,则当圆盘转动的角速度大于
时,AB
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将一起滑动
D.若B、C 之间用一根长L 的轻绳连接起来,则当圆盘转动的角速度大于
时,B 将
滑动
6.如图所示,质量分别为3m、m 小球A、B 固定在长L 的轻杆两端,轻杆置于水平桌面
上可绕中心O 转动,不计阻力。当轻杆以角速度
匀速转动时,下列说法正确的是
( )
A.转轴所受杆的弹力方向指向B 球
B.两球所需要的向心力大小不相等
C.转轴所受杆的弹力大小为
D.保持转动角速度不变,任一球的质量增大,转轴所受杆的拉力增大
7.如图所示,某同学用硬塑料管和一个质量为m 的铁质螺丝帽研究匀速圆周运动,将螺
丝帽套在塑料管上,手握塑料管使其保持竖直并在水平方向做半径为r 的匀速圆周运动,
则只要运动角速度合适,螺丝帽恰好不下滑,假设螺丝帽与塑料管间的动摩擦因数为μ,
认为最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力,则在该同学手转塑料管使螺丝帽恰好不下滑时,
下列分析中正确的是( )
A.螺丝帽的重力与其受到的静摩擦力属于相互作用力
B.螺丝帽受到塑料管的弹力方向水平向外,背离圆心
C.此时手转动塑料管的角速度
D.若塑料管的转动加快,螺丝帽有可能相对塑料管发生运动
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8.游乐场中一种叫“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,游客就会滑向盘的边缘,其简化结构如图所示。现魔盘稳定匀速转动,游客相对魔
盘始终保持静止的情况下,游客所受魔盘的支持力会减小的是( )
A.只增大游客的质量
B.只使魔盘的转速减至另一值
C.只减小魔盘表面的粗糙程度
D.只增大游客与转轴间的距离
9.一圆盘可以绕其竖直轴在水平面内转动,圆盘半径为R,甲、乙两物体质量分别为M 和
m(M>m),它们与圆盘之间的最大静摩擦力均为压力的
倍,两物体用一根长为L
(L<R)的轻绳连在一起,如图所示。若将甲物体放在转轴的位置,甲、乙之间的轻绳刚
好沿半径方向被拉直,让圆盘从角速度为0 开始转到,角速度逐渐增大,两物体与圆盘不
发生相对滑动,(两物体均可看作质点,重力加速度为g)则下列说法正确的是( )
A.随着角速度的增大的过程中,物块m 受到的摩擦力先增加再逐渐减少
B.随着角速度的增大的过程中,物块M 始终受到摩擦力
C.则圆盘旋转的角速度最大不得超过
D.则圆盘旋转的角速度最大不得超过
10.如图所示,在匀速转动的水平圆盘上,沿半径方向放着用细线相连的质量相等的两个
物体A 和B,它们分居圆心两侧,质量均为
,与圆心距离分别为
,
,与盘
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间的动摩擦因数
相同,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,当圆盘转速加快到两物体刚好还
未发生滑动时,下列说法不正确的是( )
A.此时绳子张力为
B.此时圆盘的角速度为
C.此时A 所受摩擦力方向沿半径指向圆外
D.此时烧断绳子,A 仍相对盘静止,B 将做离心运动
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参考答案:
1.D
【详解】ABC.与台面相对静止的陶屑做匀速圆周运动,静摩擦力提供向心力,当静摩擦
力为最大静摩擦力时,根据牛顿第二定律可得
解得
因与台面相对静止的这些陶屑的角速度相同,由此可知能与台面相对静止的陶屑离轴OO′
的距离与陶屑质量无关,只要在台面上不发生相对滑动的位置都有陶屑。故ABC 错误;
D.离轴最远的陶屑其受到的静摩擦力为最大静摩擦力,由前述分析可知最大的运动半径
为
μ 与ω 均一定,故R 为定值,即离轴最远的陶屑距离不超过某一值R。故D 正确。
故选D。
2.D
【详解】游客受重力、支持力和摩擦力,其中重力和支持力的合力为零,摩擦力提供向心
力,不为零,指向圆心。
故选D。
3.B
【详解】A.小物块受到重力、支持力和摩擦力三个力,向心力不是物体的实际受力,故
A 错误。
B.圆盘做匀速圆周运动,向心力由摩擦力提供,始终指向转盘中心,故B 正确;
C.圆盘做匀速圆周运动
f=mω2r
离转盘中心越近,摩擦力越小,不会达到最大静摩擦力,越不容易做离心运动,故C 错误;
D.根据
所以给杯子中加水,杯子不会做离心运动,故D 错误。
故选B。
4.B
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【详解】根据牛顿第二定律,物块所受摩擦力大小为
故选B。
5.D
【详解】AB.已知A、B 和C 的质量均为m,三个小木块与圆盘间动摩擦因数均为
,
OA、OB、BC 之间的距离均为L,由牛顿第二定律可知
可得A、B 和C 的临界角速度分别为
,
,
即
其中
故圆盘转速增大到某一值时,AB 两木块将同时背离圆心做离心滑动;随着角速度
不断
增大,木块打滑的顺序依次是C 最先滑动、然后是AB 一起滑动,故AB 错误;
C.若A、B 之间用一根长2L 的轻绳连接起来,则当圆盘转动的角速度为
时,A
需要的向心力为
,
AB 的摩擦力同时达到最大值后,接着角速度继续增大,分别对A 列向心力方程
对B 列向心力方程
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可知需要提供的绳子拉力相等,除非绳子达到最大限度断了,否则AB 与圆盘不会相对滑
动,故C 错误;
D.若B、C 之间用一根长L 的轻绳连接起来,则当圆盘转动的角速度为
对B 由牛顿第二定律
对C 由牛顿第二定律
联立解得
即B 将滑动,故D 正确。
故选D。
6.B
【详解】A.对于A 球而言,有
方向指向圆心;
对于B 球而言,有
方向也指向圆心;
则对于O 点,则有转轴所受弹力的大小
方向指向A,A 错误;
B.对于A 球而言,有
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对于B 球而言,有
两球的向心力是不相等的,B 正确;
C.转轴所受杆的弹力大小为
C错误;
D.由于
故当A 球质量增大时,转轴受到杆的弹力增大;B 球质量增大时,转轴受到杆的弹力减小,
D 错误。
故选B。
7.C
【详解】A.螺丝帽的重力与其受到的静摩擦力,大小相等,方向相反,作用于同一物体,
同一直线上,是一对平衡力,故A 错误;
B.螺丝帽做匀速圆周运动,塑料管对螺丝帽的弹力提供向心力,所以螺丝帽受到塑料管
的弹力方向水平向内,指向圆心,故B 错误;
C.对螺丝帽分析,在水平方向上,根据牛顿第二定律有
在竖直方向上,根据平衡条件有
又
联立可得,此时手转动塑料管的角速度为
故C 正确;
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D.若塑料管的转动加快,角速度
增大,螺丝帽受到的弹力F 增大,最大静摩擦力增大,
螺丝帽不可能相对塑料管发生运动,故D 错误。
故选C。
8.D
【详解】
A.对游客受力分析如图,游客所受魔盘的支持力
只增大游客的质量,则游客所受魔盘的支持力会增大,故A 错误;
B.分别对水平和竖直方向列方程,水平方向
fx-Nx=mω2r
竖直方向
fy+Ny=mg
魔盘转速减小,游客需要的向心力减小,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,游客所受魔盘的支持力会增大,故
B 错误;
C.只减小魔盘表面的粗糙程度,游客所受魔盘的支持力不变,故C 错误;
D.只增大游客与转轴间的距离,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,游客所受魔盘的支
持力会减小,故D 正确。
故选D。
9.D
【详解】AB.当圆盘角速度较小时,m 的向心力由静摩擦力提供,绳子没拉力,由牛顿第
二定律
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m 受的静摩擦力随角速度增大而增大,当角速度增大到
时,静摩擦力达到最
大静摩擦力
,角速度再增大,绳子拉力出现,由牛顿第二定律
随着角速度增大,m 受的摩擦力保持不变,一直为最大静摩擦力
。则随着角速度的增
大的过程中,物块m 受到的摩擦力先增加后保持不变,当绳子有力时,M 开始受到摩擦力
作用,故AB 错误;
CD.当绳子的拉力增大到等于甲的最大静摩擦力时,角速度达到最大,对m 和M,分别有
联立可得
故C 错误,D 正确。
故选D。
10.D
【详解】AB.两物体角速度相同,所以B 所受向心力比A 大,当圆盘转速加快到两物体刚
好还未发生滑动时,B 有背离圆心的离心趋势,A 有指向圆心的近心趋势。设此时绳子的
张力大小为
,圆盘的角速度为
,分别对A、B 应用牛顿第二定律有
联立解得
,
故AB 正确,不满足题意要求;
C.此时A 有指向圆心的近心趋势,所受摩擦力方向沿半径指向圆外,故C 正确,不满足
题意要求;
D.A、B 以角速度
做匀速圆周运动时所需的向心力大小分别为
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若此时烧断绳子,A、B 所受最大静摩擦力均不足以提供向心力,所以A、B 都将做离心运
动,故D 错误,满足题意要求。
故选D。
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