高三物理一輪復(fù)習(xí) 圓周運動臨界問題

1、隨堂演練隨堂演練能力課時能力課時5圓周運動的臨界問題圓周運動的臨界問題隨堂演練隨堂演練水平面內(nèi)圓周運動的臨界極值問題水平面內(nèi)圓周運動的臨界極值問題通常有兩類通常有兩類：一類是與摩擦力有關(guān)的臨界問題一類是與摩擦力有關(guān)的臨界問題；另另一類是與彈力有關(guān)的臨界問題。一類是與彈力有關(guān)的臨界問題。隨堂演練隨堂演練隨堂演練隨堂演練2.與彈力有關(guān)的臨界極值問題與彈力有關(guān)的臨界極值問題壓力、支持力的臨界條件是物體間的彈力恰好為零；繩上壓力、支持力的臨界條件是物體間的彈力恰好為零；繩上拉力的臨界條件是繩恰好拉直且其上無彈力或繩上拉力恰拉力的臨界條件是繩恰好拉直且其上無彈力或繩上拉力恰好為最大承受力等。好為最大承受

2、力等。在實際解題過程中我們遇到的更多的是摩擦力、彈力相結(jié)合的問題隨堂演練隨堂演練【例例1】(多選多選)(2014新課標全國卷新課標全國卷，20)如圖如圖4，兩個質(zhì)量均，兩個質(zhì)量均為為m的小木塊的小木塊a和和b(可視為質(zhì)點可視為質(zhì)點)放在水平圓盤上，放在水平圓盤上，a與轉(zhuǎn)軸與轉(zhuǎn)軸OO的距離為的距離為l，b與轉(zhuǎn)軸的距離為與轉(zhuǎn)軸的距離為2l，木塊與圓盤的最大靜摩擦力，木塊與圓盤的最大靜摩擦力為木塊所受重力的為木塊所受重力的k倍，重力加速度大小為倍，重力加速度大小為g。若圓盤從靜止。若圓盤從靜止開始繞轉(zhuǎn)軸緩慢地加速轉(zhuǎn)動，用開始繞轉(zhuǎn)軸緩慢地加速轉(zhuǎn)動，用表示圓盤轉(zhuǎn)動的角速度，下表示圓盤轉(zhuǎn)動的角速度，下列說

3、法正確的是列說法正確的是 () 【一輪資料變式一輪資料變式2】圖圖4隨堂演練隨堂演練隨堂演練隨堂演練答案答案AC隨堂演練隨堂演練方法提煉方法提煉解決此類問題的一般思路解決此類問題的一般思路：首先要考慮達到臨界條件時物體所處的狀態(tài)首先要考慮達到臨界條件時物體所處的狀態(tài)其次分析該狀態(tài)下物體的受力特點其次分析該狀態(tài)下物體的受力特點最后結(jié)合圓周運動知識，列出相應(yīng)的動力學(xué)方程綜合分析。最后結(jié)合圓周運動知識，列出相應(yīng)的動力學(xué)方程綜合分析。隨堂演練隨堂演練【變式變式1】如圖如圖10所示，在水平轉(zhuǎn)臺上放一個質(zhì)量所示，在水平轉(zhuǎn)臺上放一個質(zhì)量M2.0 kg的木塊，的木塊，它與臺面間的最大靜摩擦力它與臺面間的最大靜

4、摩擦力Ffm6.0 N，繩的一端系住木塊，另，繩的一端系住木塊，另一端穿過轉(zhuǎn)臺的中心孔一端穿過轉(zhuǎn)臺的中心孔O(為光滑的為光滑的)懸吊一質(zhì)量懸吊一質(zhì)量m1.0 kg的小球，的小球，當轉(zhuǎn)臺以當轉(zhuǎn)臺以5.0 rad/s的角速度轉(zhuǎn)動時，欲使木塊相對轉(zhuǎn)臺靜止，的角速度轉(zhuǎn)動時，欲使木塊相對轉(zhuǎn)臺靜止，則它到則它到O孔的距離可能是孔的距離可能是() 【隨堂演練隨堂演練4】圖圖10A.6 cm B.15 cmC.30 cm D.34 cm隨堂演練隨堂演練答案答案BC隨堂演練隨堂演練【變式變式2】如圖如圖3所示，水平轉(zhuǎn)臺上放有質(zhì)量均為所示，水平轉(zhuǎn)臺上放有質(zhì)量均為m的兩個小物塊的兩個小物塊A、B，A離轉(zhuǎn)軸中心的距離

5、為離轉(zhuǎn)軸中心的距離為L，A、B間用長為間用長為L的細線相連。的細線相連。開始時，開始時，A、B與軸心在同一直線上，細線剛好被拉直，與軸心在同一直線上，細線剛好被拉直，A、B與與水平轉(zhuǎn)臺間的動摩擦因數(shù)均為水平轉(zhuǎn)臺間的動摩擦因數(shù)均為，最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，求：求： 【一輪資料例題一輪資料例題2】圖圖3(1)當轉(zhuǎn)臺的角速度達到多大時細線上開始出現(xiàn)張力？當轉(zhuǎn)臺的角速度達到多大時細線上開始出現(xiàn)張力？(2)當轉(zhuǎn)臺的角速度達到多大時當轉(zhuǎn)臺的角速度達到多大時A物塊開始滑動？物塊開始滑動？隨堂演練隨堂演練隨堂演練隨堂演練 【變式變式3】 如圖所示，在勻速轉(zhuǎn)動的水平圓盤上，沿半徑

6、方向放著如圖所示，在勻速轉(zhuǎn)動的水平圓盤上，沿半徑方向放著用細繩相連的質(zhì)量均為用細繩相連的質(zhì)量均為m的兩個物體的兩個物體A和和B，它們分居圓心兩側(cè)，與，它們分居圓心兩側(cè)，與圓心距離分別為圓心距離分別為RAr，RB2r，與盤間的動摩擦因數(shù)，與盤間的動摩擦因數(shù)相同，當圓相同，當圓盤盤轉(zhuǎn)速加快到兩物體剛好要發(fā)生滑動時，最大靜摩擦力等轉(zhuǎn)速加快到兩物體剛好要發(fā)生滑動時，最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，則下列說法正確的是于滑動摩擦力，則下列說法正確的是()【3+1第第8題題】A. 此時繩子張力為此時繩子張力為3mgB. 此時圓盤的角速度為此時圓盤的角速度為C. 此時此時A所受摩擦力方向沿半徑指向圓外所受摩擦力方

7、向沿半徑指向圓外D. 此時燒斷繩子，此時燒斷繩子，A仍相對盤靜止，仍相對盤靜止，B將做離心運動將做離心運動ABC隨堂演練隨堂演練豎直平面內(nèi)圓周運動的臨界問題豎直平面內(nèi)圓周運動的臨界問題“輕繩、輕繩、輕桿輕桿”模型模型隨堂演練隨堂演練分析：分析：1.“輕繩輕繩”模型和模型和“輕桿輕桿”模型不同的原因在于模型不同的原因在于“輕繩輕繩”只能對只能對小球產(chǎn)生拉力，而小球產(chǎn)生拉力，而“輕桿輕桿”既可對小球產(chǎn)生拉力也可對小球產(chǎn)既可對小球產(chǎn)生拉力也可對小球產(chǎn)生支持力。生支持力。2.有關(guān)臨界問題出現(xiàn)在變速圓周運動中，豎直平面內(nèi)的圓周運動有關(guān)臨界問題出現(xiàn)在變速圓周運動中，豎直平面內(nèi)的圓周運動是典型的變速圓周運動

8、，一般情況下，只討論最高點和最低點是典型的變速圓周運動，一般情況下，只討論最高點和最低點的情況。的情況。隨堂演練隨堂演練隨堂演練隨堂演練圖圖5隨堂演練隨堂演練隨堂演練隨堂演練答案答案C隨堂演練隨堂演練方法提煉方法提煉分析豎直平面內(nèi)圓周運動臨界問題的思路分析豎直平面內(nèi)圓周運動臨界問題的思路隨堂演練隨堂演練【變式訓(xùn)練】【變式訓(xùn)練】3.(多選多選)如圖如圖6所示，豎直放置的光滑圓軌道被固定在水平地面上，所示，豎直放置的光滑圓軌道被固定在水平地面上，半徑半徑r0.4 m，最低點處有一小球，最低點處有一小球(半徑比半徑比r小很多小很多)，現(xiàn)給小球，現(xiàn)給小球一水平向右的初速度一水平向右的初速度v0，則要使

9、小球不脫離圓軌道運動，則要使小球不脫離圓軌道運動，v0應(yīng)應(yīng)當滿足當滿足(g10 m/s2)()圖圖6A.2 m/s B.4 m/s C.6 m/s D.8 m/s隨堂演練隨堂演練答案答案ACD隨堂演練隨堂演練2.(多選多選)如圖如圖8所示，一個固定在豎直平面上的光滑半圓形管道，所示，一個固定在豎直平面上的光滑半圓形管道，管道里有一個直徑略小于管道內(nèi)徑的小球，小球在管道內(nèi)做圓管道里有一個直徑略小于管道內(nèi)徑的小球，小球在管道內(nèi)做圓周運動，從周運動，從B點脫離后做平拋運動，經(jīng)過點脫離后做平拋運動，經(jīng)過0.3 s后又恰好垂直與傾后又恰好垂直與傾角為角為45的斜面相碰。已知半圓形管道的半徑的斜面相碰。已

10、知半圓形管道的半徑R1 m，小球可，小球可看做質(zhì)點且其質(zhì)量為看做質(zhì)點且其質(zhì)量為m1 kg，g取取10 m/s2。則。則()圖圖8隨堂演練隨堂演練A.小球在斜面上的相碰點小球在斜面上的相碰點C與與B點的水平距離是點的水平距離是0.9 mB.小球在斜面上的相碰點小球在斜面上的相碰點C與與B點的水平距離是點的水平距離是1.9 mC.小球經(jīng)過管道的小球經(jīng)過管道的B點時，受到管道的作用力點時，受到管道的作用力FNB的大小是的大小是1 ND.小球經(jīng)過管道的小球經(jīng)過管道的B點時，受到管道的作用力點時，受到管道的作用力FNB的大小是的大小是2 N隨堂演練隨堂演練答案答案AC隨堂演練隨堂演練3.(多選多選)(2

11、015浙江理綜浙江理綜)如圖如圖9所示為賽車場的一個水平所示為賽車場的一個水平“U”形彎形彎道，轉(zhuǎn)彎處為圓心在道，轉(zhuǎn)彎處為圓心在O點的半圓，內(nèi)外半徑分別為點的半圓，內(nèi)外半徑分別為r和和2r。一輛。一輛質(zhì)量為質(zhì)量為m的賽車通過的賽車通過AB線經(jīng)彎道到達線經(jīng)彎道到達AB線，有如圖所示的線，有如圖所示的、三條路線，其中路線三條路線，其中路線是以是以O(shè)為圓心的半圓，為圓心的半圓，OOr。賽車沿圓弧路線行駛時，路面對輪胎的最大徑向靜摩擦力為賽車沿圓弧路線行駛時，路面對輪胎的最大徑向靜摩擦力為Fmax。選擇路線，賽車以不打滑的最大速率通過彎道。選擇路線，賽車以不打滑的最大速率通過彎道(所選路線所選路線內(nèi)賽車速率不變，發(fā)動機功率足夠大內(nèi)賽車速