新高考物理一轮复习跟踪训练第19讲 圆周运动的临界问题（解析版）.docVIP

第19讲圆周运动的临界问题

（模拟精练+真题演练）

1．（2023·新疆·统考三模）如图甲所示，在匀速转动的水平盘上，沿半径方向放着用轻质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，与圆心距离分别为SKIPIF10和SKIPIF10，两物体与盘间的动摩擦因数相同，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。若初始时绳子恰好拉直但没有拉力，现增大转盘角速度让转盘做匀速圆周运动，但两物体还未发生相对滑动，这一过程A与B所受摩擦力f的大小与SKIPIF10的大小关系图像如图乙所示，下列关系式正确的是（）

??

A．SKIPIF10 B．SKIPIF10 C．SKIPIF10 D．SKIPIF10

【答案】D

【详解】由题意可知，因为物体A和B分居圆心两侧，与圆心距离分别为SKIPIF10和SKIPIF10，两个物体都没滑动之前，都受静摩擦力的作用，与SKIPIF10成正比，由于B物体到圆心的距离大，故B物体先达到滑动摩擦力，摩擦力大小不变为SKIPIF10角速度达到SKIPIF10后绳子出现拉力，在角速度为SKIPIF10时，设绳子拉力为T，对B有

SKIPIF10对A有SKIPIF10解得SKIPIF10故选D。

2．（2022·山东青岛·统考三模）如图，相同的物块a、b用沿半径方向的细线相连放置在水平圆盘上（绳子无拉力）。当圆盘绕转轴转动时，物块a、b始终相对圆盘静止。下列关于物块b所受的摩擦力随圆盘角速度的平方（SKIPIF10）的变化关系正确的是（）

A． B．

C． D．

【答案】A

【详解】转动过程中a、b角速度相同，当圆盘角速度较小时，a、b由静摩擦力充当向心力，绳子拉力为零，此过程中a、b所需要的摩擦力分别为SKIPIF10，SKIPIF10因为SKIPIF10，故SKIPIF10，又因为a、b与平台的最大静摩擦力相同，所以随着角速度增大，b先达到最大静摩擦力，当b达到最大静摩擦力SKIPIF10时绳子开始出现拉力，此后b受到的摩擦力保持不变，故SKIPIF10图像刚开始为一段过原点的倾斜直线（斜率为SKIPIF10），后为水平直线（大小恒为f0）。故选A。

3．（2022·广东·统考模拟预测）如图所示，SKIPIF10、B、C三个物体放在水平旋转圆台上，用细线连接并固定在转轴上。已知物体与圆台间的动摩擦因数均为SKIPIF10，且最大静摩擦力等于滑动摩擦力；细线能承受的最大拉力为SKIPIF10，SKIPIF10的质量为SKIPIF10，B、C的质量均为SKIPIF10，SKIPIF10、B离轴的距离为SKIPIF10，C离轴的距离为SKIPIF10，重力加速度取SKIPIF10，当慢慢增加圆台转速，最先滑动的是（）

A．SKIPIF10 B．B C．C D．三个物体同时滑动

【答案】C

【详解】当圆台转速较小时，三者都由静摩擦力提供向心力，由牛顿第二定律SKIPIF10

A、C需要的向心力相等，当转速增大到SKIPIF10时，由于SKIPIF10，C受静摩擦力先达到最大值；

SKIPIF10再增大，B、C间细线开始有拉力，对C，由牛顿第二定律SKIPIF10对B：SKIPIF10

对A：SKIPIF10当SKIPIF10时，SKIPIF10，SKIPIF10；SKIPIF10再增大，OB间拉力出现，对A：SKIPIF10