2027届高三物理一轮复习课件：第四章　第二十二课时　专题强化：圆周运动的临界问题_含解析

这是一份2027届高三物理一轮复习课件：第四章　第二十二课时　专题强化：圆周运动的临界问题_含解析，共61页。PPT课件主要包含了第22课时，课时精练，考点一，考点二，答案4m，考点三等内容，欢迎下载使用。
专题强化：圆周运动的临界问题
1.会分析水平面内、竖直面内及倾斜面内物体做圆周运动的向心力来源及动力学问题。2.掌握分析判断临界问题的方法。
考点一　水平面内圆周运动的临界问题
考点二　竖直面内圆周运动的临界问题
考点三　斜面上圆周运动的临界问题
水平面内圆周运动的临界问题
2.与弹力有关的临界极值问题(1)两个接触物体分离的临界条件是物体间的弹力恰好为零。(2)绳上拉力的临界条件是绳恰好拉直且无弹力或绳上拉力恰好为最大承受力。
　 　 (2024·江苏卷·8)生产陶瓷的工作台匀速转动，台面上掉有陶屑，陶屑与台面间的动摩擦因数处处相同(台面足够大)，则A.越靠近台面边缘的陶屑质量越大B.越靠近台面边缘的陶屑质量越小C.陶屑只能分布在圆台边缘D.陶屑只能分布在某一半径的圆内
物体做圆周运动时，若物体的速度、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，分析圆周运动临界问题的方法是让角速度或线速度从小逐渐缓慢增大，分析各物理量的变化，找出临界状态。
竖直面内圆周运动的临界问题
1.竖直面内圆周运动一般为变速圆周运动，故除最高点和最低点(或等效最高点和等效最低点)合外力指向圆心，其他位置合外力不指向圆心。2.在变速圆周运动中，只需要把合外力沿圆心方向和速度方向正交分解，指向圆心的分力提供向心力，只改变速度的方向，沿切线方向的合力改变速度的大小。3.只有重力做功的竖直面内的变速圆周运动机械能守恒，有其他力参与做功的可用动能定理或能量守恒解题。
4.竖直面内圆周运动的两类模型
(2025·安徽卷·14)如图，M、N为固定在竖直平面内同一高度的两根细钉，间距L=0.5 m。一根长为3L的轻绳一端系在M上，另一端竖直悬挂质量m=0.1 kg的小球，小球与水平地面接触但无压力。t=0时，小球以水平向右的初速度v0=10 m/s开始在竖直平面内做圆周运动。小球牵引着绳子绕过N、M，运动到M正下方与M相距L的位置时，绳子刚好被拉断，小球开始做平抛运动。小球可视为质点，绳子不可伸长，不计空气阻力，重力加速度g取10 m/s2。(1)求绳子被拉断时小球的速度大小及绳子所受的最大拉力大小；
(2)求小球做平抛运动时抛出点到落地点的水平距离；
(3)若在t=0时，只改变小球的初速度大小，使小球能通过N的正上方且绳子不松弛，求初速度的最小值。
思考　如图，固定在水平面上的光滑半圆柱体(截面为半圆)顶端A处，小滑块从静止开始沿半圆面下滑至P点(图中未画出)离开圆面，已知圆半径为R，求P点距水平面的高度。
分析竖直平面内圆周运动临界问题的思路
斜面上圆周运动的临界问题
1.特点：在斜面上做圆周运动的物体，因所受的控制因素不同(摩擦力控制、绳控制、杆控制等)，物体的受力情况和所遵循的规律也不相同。2.方法：物体在斜面上做圆周运动时，设斜面的倾角为θ，重力垂直斜面的分力与物体受到的支持力大小相等，解决此类问题时，可以按以下操作，把问题简化。
物体在转动过程中，转动越快，越容易滑动的位置是最低点，恰好滑动时有μmgcs θ-mgsin θ=mω2R。
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2.(2025·湖北武汉市三模)如图所示，在竖直平面内固定一刚性轻质的圆环形细管(管道内径极小)，一质量为m的小球放置于管内顶端A点，其直径略小于管道内径。现给小球一微小扰动，使之顺时针沿管道下滑。管内的B点与管道的圆心O等高，C点是管道的最低点，若不计一切摩擦，下列说法中正确的是A.小球不可能回到A点B.小球对细管的作用力不可能为零C.从A点运动到C点，小球对细管的作用力一直增大D.从A点运动到B点，小球对细管的作用力先减小后增大
7.(2025·甘肃兰州市检测)如图甲所示，我国第三艘航母“福建舰”正在进行顺时针急转弯训练，航母的运动可视作水平面内的匀速圆周运动，运动半径为R。航母在运动过程中，船身向外侧倾斜，且甲板法线与竖直方向夹角为θ，船体后视简图如图乙所示。一质量为m的小物块放在甲板上，与甲板始终保持相对静止。假设航母的运动半径R、夹角θ不随航速改变，重力加速度为g。下列说法正确的是A.小物块可能只受重力、支持力两个力作用B.甲板对小物块的支持力大小FN=mgcs θC.甲板对小物块的作用力方向为竖直向上D.航母的航速越大，小物块受到的摩擦力越大
10.(2026·湖北荆州市检测)如图，用一根长l=1 m的细线，一端系一质量m=1 kg的小球(可视为质点)，另一端固定在一光滑锥体顶端，锥面与竖直方向的夹角θ=37°。小球在水平面内绕锥体的轴做匀速圆周运动。重力加速度g取10 m/s2，cs 37°=0.8，sin 37°=0.6，结果可用根式表示。(1)若要小球离开锥面，则小球的角速度ω0至少为多大？
答案　11.6 N　1.2 N