解析:(1)当圆盘不转动时,滑块受力平衡,则有f=mgsin 30°=0.4×10× N=2 N.
(2)当物体转到圆盘的最低点,所受的静摩擦力沿斜面向上达到最大时,角速度最大,由牛顿第二定律,得
μmgcos 30°-mgsin 30°=mω2r
则ω==
rad/s=1 rad/s.
(3)当物体转到与圆心等高的位置,重力分力与摩擦力的合力等于向心力;
向心力F=mω2r=0.4×1×2.5 N=1 N;
摩擦力f== N= N.
答案:(1)2 N (2)1 rad/s (3) N
[考向2] 绳子张紧情况的临界状态分析
[典例2] 如图所示,水平杆固定在竖直杆上,两者互相垂直,水平杆上O、A两点连接有两轻绳,两绳的另一端都系在质量为m的小球上,OA=OB=AB,现通过转动竖直杆,使水平杆在水平面内做匀速圆周运动,三角形OAB始终在竖直平面内,若转动过程中OB、AB两绳始终处于拉直状态,则下列说法正确的是( )
A.OB绳的拉力范围为0~mg
B.OB绳的拉力范围为mg~mg
C.AB绳的拉力范围为mg~mg
D.AB绳的拉力范围为0~mg
[审题指导] (1)审关键词:OB、AB两绳始终处于拉直状态.
(2)思路分析:①当转动的角速度为零时,OB绳的拉力最小.
②当AB绳的拉力刚好为零时,OB绳的拉力最大.