专题2.2：水平方向的圆周运动及其临界（原卷+解析）—2021届高考物理二轮复习分类专训

微专题2.2：水平方向的圆周运动及其临界答案 5．【答案】ABD 【解析】当A、B所受摩擦力均达到最大值时，A、B相对转盘即将滑动，Kmg+Kmg＝mω2L+mω2·2L，解得：ω=，A项正确；当B所受静摩擦力达到最大值后，绳子开始有弹力，即：Kmg=m·2L·ω2，解得ω=，可知当ω>时，绳子有弹力，B项正确；当ω>时，B已达到最大静摩擦力，则ω在<ω<范围内增大时，B受到的摩擦力不变，C项错误；ω在0<ω<范围内，A相对转盘是静止的，A所受摩擦力为静摩擦力，所以f－FT=mLω2，当ω增大时，静摩擦力也增大，D项正确． 6．【答案】B 【解析】设P、Q质量均为m，当角速度ω较小时，做圆周运动的向心力均由盘对其的静摩擦力提供，细线伸直但无张力；当mω2r=fm即ω=时，若再增大ω，则静摩擦力不足以提供做圆周运动所需的向心力，细线中开始出现张力，不足的部分由细线中张力提供，对Q而言有T+fm=mω2r2，而此时对P而言有T+f=mω2r1；随着细线张力的增大，P受到的指向圆心的静摩擦力会逐渐减小，当T>mω2r1时，P受到的静摩擦力开始背离圆心，B项正确． 7．【答案】（1） （2） 【解析】（1）当摩擦力为零，支持力和重力的合力提供向心力，有： 解得： （2）当ω>ω0时，重力和支持力的合力不够提供向心力，当角速度最大时，摩擦力方向沿罐壁切线向下达最大值，设此最大角速度为ω1，由牛顿第二定律得： 联立以上三式解得： 当ω<ω0时，重力和支持力的合力大于所需向心力，摩擦力方向沿罐壁切线向上，当角速度最小时，摩擦力向上达到最大值，设此最小角速度为ω2，由牛顿第二定律得： 联立三式解得?? 综述，陶罐旋转的角速度范围为 8．【答案】（1），弹性势能增加 （2） （3） 【解析】（1）当小球合力为零时速度最大，设此时弹簧压缩量为x，则有： 此过程中弹簧的弹力对小球所做的功： 故此过程中弹簧的弹性势能增加 （2）对小球受力分析，正交分解支持力N，得： 水平方向有： 联立解得： （3）对小球受力分析，正交分解支持力N和弹簧拉力kx，得： 竖直方向有： 水平方向有： 联立解得： 9．【答案】（1）　 （2）mg　 （3）L 【解析】（1）当OA绳刚好拉直时，设轻绳AB与竖直杆MN的夹角为θ，由几何关系知，cosθ=，sinθ=， 对B分析：TABcosθ=2mg 对A分析：TABsinθ=mLω12 解得ω1= （2）根据牛顿第二定律，得：Tm+TABsinθ=mLω2， 解得Tm=mg （3）当ω=2，且转动稳定时，设绳子与竖直方向的夹角为α，则： 对B分析：TABcosα=2mg 对A分析：TABsinα=m·2Lsinαω2 代入数据，有cosα=，sinα= 则A向外侧移动的距离为Δx=2Lsinα-L=L 10．【答案】　C 【解析】向心力属于效果力，由重力和支持力的合力产生，模型飞机受到的力为重力和旋臂的作用力，故A项错误；旋臂对模型飞机的作用力方向可以与旋臂不垂直，但在竖直方向和水平方向有分力，且竖直方向的分力等于重力，故B项错误；由力的合成可知，旋臂对模型飞机的作用力大小为m，故C项正确；根据旋臂对模型飞机的作用力大小的表达式，若夹角θ增大，则旋臂对模型飞机的作用力增大，故D项错误． 11．【答案】A 【解析】半径越大越容易被甩掉，当圆盘表面上的灰有75%被甩掉时，剩余灰尘所占半径为r，则(1－75%)πR2=πr2 知r=R，对r处的灰尘受力分析知μmgcosθ－mgsinθ=mω2r，解得ω=． 12．【答案】C 【解析】小球在水平方向只受垂直于速度方向的绳子的拉力作用，小球速度大小不变，故A项错误；0～6 s内绳子的拉力不变，知F1=m，6～10 s内拉力大小不变，知F2=m，因为F2=F1，则l′=l，两钉子之间的间距Δx=l-l=l，第一个半圈经历的时间为6 s，则=6 s，则第二个半圈的时间=5 s，细绳每跟钉子碰撞一次，转动半圈的时间少t=1 s，则细绳第三次碰钉子到第四次碰钉子的时间间隔Δt=6 s-3×1 s= ... ...