《2021-2022学年高一物理备课帮导学案（人教版2019必修第二册）》专题02 水平面内的圆周运动以及平抛与圆周运动的综合（解析版）
§专题 02 水平面内的圆周运动以及平抛和圆周运动的综合
预习检测（检测有助于查找存在的问题和不足！）
1.如图所示的四幅图表示的是水平方向圆周运动的基本模型，下列说法正确的是（ ）
图a 图b 图c 图d
A．图 a中用相同材料做成的 A、B两个物体放在匀速转动的水平转台上随转台一起做匀速圆周运动，
， ，转台转速缓慢加快时，物体 A最先开始滑动
B．图 b为一圆锥摆，若保持圆锥的高不变，增大 ，则圆锥摆的角速度也跟着增大
C．图 c中同一小球在光滑而固定的圆锥筒内的 A、B位置先后分别做匀速圆周运动，则在 A位置小球所受
筒壁的支持力与在 B位置时所受支持力大小相等
D．如图 d，火车转弯超过规定速度行驶时，内轨对内轮缘会有挤压作用
【答案】AC
【解析】A.物体放在匀速转动的水平转台上随转台一起做圆周运动，摩擦力充当向心力，最大角速度对应
最大静摩擦力： ，即： ，所以 A最先开始滑动，故 A正确；
B.由牛顿第二定律 ,解得 ,则增大 ，保持圆锥的高不变，圆锥摆的角速度不变，
故B错误；C.图c中，A、B与圆锥顶点连线和竖直方向的夹角 大小相同，支持力的竖直分力平衡重力
,所以在 A位置小球所受筒壁的支持力与在 B位置时所受支持力大小相等，故 C正确；C．小球
在光滑而固定的圆锥筒内做匀速圆周运动，支持力和重力的合力提供向心力，指向圆心，C正确；
预习案
D．火车转弯超过规定速度行驶时，外轨和轮缘间会有挤压作用，D错误。
2.如图为某种水轮机的示意图,水平管出水口的水流速度恒定,为
v
0,当水流冲击到水轮机上某挡板时,水流
的速度方向刚好与该挡板垂直,该挡板的延长线过水轮机的转轴
O
,且与水平方向的夹角为 30
°
。当水轮机
圆盘稳定转动后,挡板的线速度恰为冲击挡板的水流速度的一半。忽略挡板的大小,不计空气阻力,若水轮
机圆盘的半径为
R
,则水轮机圆盘稳定转动的角速度大小为 (
)
A.
v0
2R
B.
v0
R
C.
❑
√
3v0
R
D.
2v0
R
【答案】B
【解析】水从管口流出后做平抛运动,设水流到达挡板时的速度大小为
v
,则
v
=
v0
sin 30°
=2
v
0,圆盘稳定转动
后,挡板的线速度恰为冲击挡板的水流速度的一半,即挡板的线速度为
v'
=
v
2
=
v
0,根据
v
=
rω
,可得圆盘转动
的角速度
ω
=
v'
R
=
v0
R
,故 B 正确,A、C、D 错误。
我的疑问（发现问题比解决问题更重要！）
请将预习中未能解决的问题和疑问写下来，待课堂上与老师和同学探究解决。
质疑探究（质疑解疑，合作探究）
探究案
探究点一：水平面内的圆周运动
例1. 小明家餐桌的上面一层是半径为 40 cm 的转盘,餐具放在上面可随盘绕盘中心的转轴转动,已知菜碟和
转盘表面间的动摩擦因数为 0
.
64。妈妈将一碟菜放在转盘边缘后离开了,调皮的小明转动转盘,结果菜碟从
转盘上滑落。若转盘的转动可认为是匀速转动,最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力,重力加速度
g
取 10
m/s2,则小明转动转盘的角速度至少为 (
)
A.16
.
0 rad/s
B.4
.
0 rad/s
C.2
.
56 rad/s
D.1
.
6 rad/s
【答案】B
【解析】菜碟放在转盘边缘随转盘一起转动时,由静摩擦力提供菜碟做圆周运动的向心力,随着角速度的增
大,静摩擦力也逐渐增大,当静摩擦力达到最大值时,有
μmg
=
mω
2
r
,代入数据解得
ω
=4
.
0 rad/s,故选B。
针对训练 1.如图所示，餐桌中心有一个圆盘，可绕其中心轴转动，现在圆盘上放相同的茶杯，茶杯与圆盘
间动摩擦因数为 µ。现使圆盘匀速转动，则下列说法正确的是（ ）
A．若缓慢增大圆盘转速，离中心轴近的空茶杯先相对圆盘滑动
B．若缓慢增大圆盘转速，到中心轴距离相同的空茶杯比有茶水茶杯先相对圆盘滑动
C．如果是两个不同的空茶杯，到中心轴距离相同，若缓慢增大圆盘转速，可能是质量大的先相对圆盘滑
动
D．如果茶杯相对圆盘静止，茶杯受到圆盘的摩擦力沿半径指向圆心
【答案】D
【解析】A．由 ，可知，当茶杯与圆盘间动摩擦因数相同时，离中心越远的茶杯需要的向心力越
大，越容易相对圆盘滑动，故 A错误；BC．当 ，即 时，茶杯相对圆盘滑动，与物
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