高考专题06 圆周运动中的临界问题-高考物理一轮复习专题详解 Word版含解析

《高考专题06 圆周运动中的临界问题-高考物理一轮复习专题详解 Word版含解析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、高考重点难点热点快速突破1．二种模型模型绳模型杆模型实例球与绳连接、水流星、翻滚过山车球与杆连接、球过竖直的圆形管道，套在圆环上的物体等图示在最高点受力重力，弹力F弹向下或等于零mg＋F弹＝m重力，弹力F弹向下、向上或等于零mg±F弹＝m恰好过最高点F弹＝0，mg＝mv＝，即在最高点速度不能为零v＝0，mg＝F弹在最高点速度可为零2.铭记三点(1)向心力一定指向圆心，而只有做匀速圆周运动的物体的合外力才始终指向圆心．(2)用杆固定小球在竖直面内做圆周运动时，v＝为杆对小球的弹力为零的条件，也是杆对小球是拉力还是支持力的转折点．(3)熟记动力学方程：F＝ma＝m＝mω2R＝m

2、ωv＝mR＝m4π2f2R.3.规律方法（1）求解水平面、竖直面内圆周运动问题的思想（2）．系在绳上的物体在竖直平面内做圆周运动的条件是v高≥；绳改为杆后，则v最高≥0均可；在最高点的速度v最高＞时，杆拉物体；v最高＜时杆支持物体；v最高＝时杆的作用力为零．（3）．物体随圆盘一起做圆周运动的最大角速度为ω＝，与物体的质量无关，决定于物体到圆心的距离R和动摩擦因数μ.（4）．火车转弯时既不挤压内轨，也不挤压外轨时的行驶速率约为v限＝，取决于内、外轨的高度差h、内外轨间距L及铁路弯道的轨道半径r.典例分析：【例1】　(多选)如图，两个质量均为m的小木块a和b(可视为质点)放在水

3、平圆盘上，a与转轴OO′的距离为l，b与转轴的距离为2l.木块与圆盘的最大静摩擦力为木块所受重力的k倍，重力加速度大小为g.若圆盘从静止开始绕转轴缓慢地加速转动，用ω表示圆盘转动的角速度，下列说法正确的是(　　)A．b一定比a先开始滑动B．a、b所受的摩擦力始终相等C．ω＝是b开始滑动的临界角速度D．当ω＝时，a所受摩擦力的大小为kmg【答案】　AC【例2】　如图所示，一倾斜的匀质圆盘绕垂直于盘面的固定对称轴以恒定角速度ω转动，盘面上离转轴距离2.5m处有一小物体与圆盘始终保持相对静止．物体与盘面间的动摩擦因数为(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)，盘面与水平面的夹角为30°，

4、g取10m/s2.则ω的最大值是(　　)A.rad/sB.rad/sC．1.0rad/sD．0.5rad/s【答案】　C【解析】　在圆周运动的最低点达到临界状态，受力分析，应用正交分解法，列出方程：μmgcos30°－mgsin30°＝mω2r，把μ＝、r＝2.5m，代入解得临界ω＝1.0rad/s.【例3】　如图所示，一质量为m＝0.5kg的小球，用长为L＝0.4m的轻绳拴住在竖直平面内做圆周运动．求(1)小球要做完整的圆周运动，在最高点的速度至少为多大？(2)当小球在最高点的速度为4m/s时，细线拉力多大？(3)若轻绳能承受的最大张力为45N，求小球的速度不能超过多大值

5、？【答案】v≥2m/s；F2＝15N.；4m/s.【解析】　(2)将v2＝4m/s代入①得F2＝15N.(3)由分析可知小球在最低点张力最大，对小球受力分析如图3－3－5，由牛顿第二定律得F3－mg＝将F3＝45N代入③得v3＝4m/s，即小球的速度不能超过4m/s.专题练习1.(2017年湖北武汉模拟)如图所示的装置可以测量子弹的飞行速度．在一根轴上相距s＝1m处安装两个平行的薄圆盘，使轴带动两圆盘以n＝3000r/min的转速匀速转动，飞行的子弹平行于轴沿一条直线穿过两圆盘，即在盘上留下两个小孔，现测得两小孔所在半径间的夹角为30°，子弹飞行的速度大小可能是下述的(设在

6、穿过两圆盘的过程中子弹的速度保持不变)(　　)A．500m/sB．600m/sC．700m/sD．800m/s【答案】：B2．(多选)如图所示，半径r＝0.5m的光滑圆轨道被竖直固定在水平地面上，圆轨道最低处有一小球(小球的半径比r小很多)．现给小球一个水平向右的初速度v0，要使小球不脱离轨道运动，重力加速度大小g取10m/s2，v0应满足(　　)A．v0≥0B．v0≥2m/sC．v0≥5m/sD．v0≤m/s【答案】：CD【解析】：最高点的临界情况为mg＝m，解得v＝，小球从最低点到最高点的过程，根据动能定理得，－mg·2r＝mv2－mv，解得v0＝5m/s.若恰好不通过

7、圆心高度，根据动能定理有－mgr＝0－mv，解得v0＝＝m/s，所以v0应满足的条件是v0≥5m/s或v0≤m/s，故C、D正确，A、B错误．3．如图所示，用一根细绳一端系一个小球，另一端固定，给小球不同的初速度，使小球在水平面内做角速度不同的圆周运动，则下列细绳拉力F、悬点到轨迹圆圆心高度h、向心加速度a、线速度v与角速度平方ω2的关系图象正确的是(　　)【答案】：A4．(2017年河北保定质检)如图所示，内壁光滑的竖直圆桶，绕中心轴做匀速圆周运动，一物块用细绳系着，绳的另一端系于圆桶上表面圆心，且物块贴着圆桶内