高考物理精品【一轮复习】讲义练习资料合集 (8)

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2.掌握圆周运动临界问题的分析方法(重难点)。
物体做圆周运动时，若物体的线速度大小、角速度发生变化，会引起某些力(如拉力、支持力、摩擦力)发生变化，进而出现某些物理量或运动状态的突变，即出现临界状态。
1．水平面内的圆周运动常见的临界问题：
(1)物体恰好(没有)发生相对滑动，静摩擦力达到________。
(2)物体恰好要离开接触面，物体与接触面之间的弹力为________。
(3)绳子恰好断裂，绳子的张力达到________承受值。
(4)绳子刚好伸直，绳子的张力恰好为__________________________。
2．解题关键：
(1)在圆周运动问题中，当出现“恰好”“最大”“至少”“取值范围”等字眼时，说明运动过程中存在临界点。
(2)分析临界状态的受力，列出临界条件下的牛顿第二定律方程。
例1 如图所示，A、B、C三个物体放在旋转的水平圆盘上，物体与盘面间的最大静摩擦力均是其重力的k倍(最大静摩擦力等于滑动摩擦力)，三物体的质量分别为2m、m、m，它们离转轴的距离分别为R、R、2R。当圆盘旋转时，若A、B、C三物体均相对圆盘静止，则下列说法正确的是( )
A．A的向心加速度最大
B．B和C所受摩擦力大小相等
C．当圆盘转速缓慢增大时，C比A先滑动
D．当圆盘转速缓慢增大时，B比A先滑动
例2 (多选)(2022·济南市高一期末)如图所示，水平转盘上放有质量为m的物块(可视为质点)，当物块到转轴OO′的距离为r时，连接物块和转轴的绳刚好被拉直(绳上张力为0)。物块和转盘间的最大静摩擦力是物块对转盘压力的μ倍。已知重力加速度为g，最大静摩擦力与滑动摩擦力相等。下列说法正确的是( )
A．当转盘以角速度eq \r(\f(μg,2r))匀速转动时，物块所受的摩擦力大小为eq \f(1,2)μmg
B．当转盘以角速度eq \r(\f(μg,2r))匀速转动时，细绳的拉力大小为eq \f(1,2)μmg
C．当转盘以角速度eq \r(\f(3μg,2r))匀速转动时，物块所受的摩擦力大小为μmg
D．当转盘以角速度eq \r(\f(3μg,2r))匀速转动时，细绳的拉力大小为eq \f(1,2)μmg
例3 (多选)(2022·南充一中高一期中)质量为m的小球由轻绳a和b分别系于一轻质细杆的A点和B点，如图所示，若两绳均伸直，绳b水平且长为l，绳a与水平方向成θ角。当轻杆绕竖直轴AB以角速度ω匀速转动时，小球在水平面内做匀速圆周运动，下列说法正确的是(重力加速度为g)( )
A．a绳的张力不可能为零
B．a绳的张力随角速度ω的增大而增大
C．当角速度ω>eq \r(\f(g,ltan θ))时，b绳中有弹力
D．若b绳突然被剪断，则a绳的张力一定发生变化
例4 (2022·罗平县第二中学高一期中)如图所示，一个光滑的圆锥体固定在水平桌面上，其轴线沿竖直方向，母线与轴线之间的夹角θ＝60°，一条长度为L的绳(质量不计)，一端固定在圆锥体的顶点O处，另一端拴着一个质量为m的小球(可看成质点)，小球以角速度ω绕圆锥体的轴线在水平面内做匀速圆周运动，重力加速度为g。求：
(1)小球静止时所受拉力和支持力大小；
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(2)小球刚要离开锥面时的角速度；
(3)小球以ω1＝eq \r(\f(3g,L))的角速度转动时所受拉力和支持力的大小。
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