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如图所示,细绳一端系着质量M=0.6kg的物体,另一端通过光滑小孔吊着质量m=0...

如图所示,细绳一端系着质量M=0.6kg的物体,另一端通过光滑小孔吊着质量m=0.3kg的物体,M的中点与小孔的距离r=0.2m,已知M和水平面的最大静摩擦力为2N,现使此平面绕中心轴线匀速转动,并使m处于静止状态,试求角速度ω的范围.

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  【解析】 试题分析:当此平面绕中心轴线以角速度ω转动时,若M恰好要向里滑动时,ω取得最小值,此时M所受的静摩擦力达到最大,方向沿半径向外,由最大静摩擦力和绳子拉力的合力提供M所需要的向心力.若M恰好要向外滑动时,ω取得最大值,此时M所受的静摩擦力达到最大,方向沿半径向里,由最大静摩擦力和绳子拉力的合力提供M所需要的向心力.根据牛顿第二定律分别求出ω的最小值和最大值,即可得到ω的取值范围. 【解析】 设此平面角速度ω的最小值为ω1,此时M所受的静摩擦力达到最大,方向沿半径向外,则由牛顿第二定律得 T﹣fmax=M, 又T=mg 联立得 mg﹣fmax=M, 将m=0.3kg,fmax=2N,M=0.6kg,r=0.2m代入解得ω1=rad/s 设此平面角速度ω的最大值为ω2,此时M所受的静摩擦力达到最大,方向沿半径向里,则由牛顿第二定律得 T+fmax=M, 又T=mg 代入解得ω2=rad/s 故为使m处于静止状态,角速度ω的范围为:. 答:为使m处于静止状态,角速度ω的范围为:   【点评】本题是圆周运动中临界问题,抓住当M恰好相对此平面滑动时静摩擦力达到最大,由牛顿第二定律求解角速度的取值范围.  
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