高考物理一轮复习讲义：专项强化7 圆周运动的临界问题.pdfVIP

专题强化七圆周运动的临界问题

【目标要求】1.掌握水平面内、竖直面内的圆周运动的动力学问题的分析方法.2.会分析水平面

内、竖直面内圆周运动的临界问题.

题型一水平面内圆周运动的临界问题

1.运动点

⑴运动轨迹是水平面内的圆.

(2)合外力沿水平方向指向圆心，提供向心力，竖直方向合力为零，物体在水平面内做匀速圆

周运动.

2.过程分析

重视过程分析，在水平面内做圆周运动的物体，当转速变化时，物体的受力可能发生变化，

转速继续变化，会出现绳子张紧、绳子突然断裂、静摩擦力随转速增大而逐渐达到最大值、

弹簧弹力大小方向发生变化等，从而出现临界问题.

3.方法突破

(I)水平转盘上的物体恰好不发生相对滑动的临界条件是物体与盘间恰好达到最大静摩擦力.

⑵物体间恰好分离的临界条件是物体间的弹力恰好为零.

⑶绳的拉力出现临界条件的情形有：绳恰好拉直意味着冤上无弹力；绳上拉力恰好为最大承

受力等.

4.解决方法

当确定了物体运动的临界状态和临界条件后，要分别针对不同的运动过程或现象，选搭相对

应的物理规律，然后再列方程求解.

例【I】(2018,浙江11月选考・9)如图所示，一质量为2.0X103kg的汽车在水平公路上行驶，

路面对轮胎的径向最大静摩擦力为1.4X104N,当汽车经过半径为80m的弯道时，下列判断

正确的是()

A.汽车转弯时所受的力有重力、弹力、摩擦力和向心力

B.汽车转弯的速度为20n/s时所需的向心力为L4X10，N

1

C.汽车转弯的速度为20m/s时汽车会发生侧滑

D.汽车能安全转弯的向心加速度不超过7.0m/s2

答案D

解析汽车转弯时所受的力有重力、弹力、摩擦力，向心力是由摩擦力提供的，A错误：汽

2

车转弯的速度为20m/s时，根据耳=〃指，得所需的向心力为1.0X10N,没有超过最大辞

K

摩擦力，所以汽车不会发生侧滑，B、C错误；汽车安全转弯时的最大向心加速度为胡=3=

2

7.0m/s,D正确.

例【21（多选）如图所示，两个质量均为m的小木块a和伙可视为质点）放在水平圆盘上，a与

转铀OO的距离为/,〃与转轴的距离为2/.木块与圆盘的最大静摩擦力为木块所受重力的女

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⑦表示圆盘转动的角

速度，下列说法正确的是（)

n

O

A.〃一定比。先开始滑动

B.4、人所受的摩擦力始终相等

C.》开始滑动的临界角速度

D.当所受摩擦力的大小为切?g

答案AC

解析小木块做圆周运动时，由静摩力提供向心力，即Ff=m〃R.当角速度增大时,

2

静摩力增大，当增大到最大岸摩力时，发生相对滑动，对木块a：Ffa=mO（l,当Ffa=

l（

kmg时，①“=:对木块b:Ffb=mco^2l当尸仍=痴月时，knig=ma）^-2l

ft

COb=b开始滑