2011届高三物理一轮复习 6.8《圆周运动中的临界问题》学案 粤教版

用心 爱心 专心 6 8 6 8 圆周运动中的临界问题圆周运动中的临界问题 学案学案 学习目标 1 熟练处理水平面内的临界问题 2 掌握竖直面内的临界问题 自主学习 一 水平面内的圆周运动 例 1 如图 8 1 所示水平转盘上放有质量为 m 的物快 当物块到转轴的距离为 r 时 若 物块始终相对转盘静止 物块和转盘间最大静摩擦力是正压力的 倍 求转盘转动的最大角 速度是多大 拓展 如 o 点与物块连接一细线 求当 1 r g 2 时 细线的拉力 T1 2 r g 2 3 时 细线的拉力 T2 图 8 1 注 分析物体恰能做圆周运动的受力特点是关键 二 竖直平面内圆周运动中的临界问题 图 8 2 甲 图 8 2 乙 图 8 3 甲 图 8 3 乙 1 如图 8 2 甲 乙 所示 没有支撑物的小球在竖直平面作圆周运动过最高点的情况 临界条件 1 能过最高点的条件 此时绳或轨道对球分别产生 2 不能过最高点的条件 3 2 如图 8 3 甲 乙所示 为有支撑物的小球在竖直平面做圆周运动过最高点的情况 竖直平面内的圆周运动 往往是典型的变速圆周运动 对于物体在竖直平面内的变速圆周运 动问题 中学阶段只分析通过最高点和最低点的情况 并且经常出现临界状态 下面对这类 问题进行简要分析 能过最高点的条件 此时杆对球的作用力 1 当 0 Vgr时 杆对小球的力为 其大小为 讨论 绳与杆对小球的作用力有什么不同 r o 用心 爱心 专心 a b 例 2 长度为 L 0 50m 的轻质细杆 OA A 端有一质量为 m 3 0kg 的小球 如图 8 4 所示 小 球以 O 点为圆心在竖直平面内做圆周运动 通过最高点时小球的速率是 2 0m s g 10m s 2 则此时细杆 OA 受的 A 6 0N 的拉力 B 6 0N 的压力 C 24N 的压力 D 24N 的拉力 针对训练 1 汽车与路面的动摩擦因数为 公路某转弯处半径为 R 设最大静摩擦力等于滑动摩擦 力 问 若路面水平 汽车转弯不发生侧滑 汽车最大速度应为多少 2 长为 L 的细绳 一端系一质量为 m 的小球 另一端固定于某点 当绳竖直时小球静止 现 给小球一水平初速度 v0 使小球在竖直平面内做圆周运动 并且刚好过最高点 则下列 说法中正确的是 A 小球过最高点时速度为零 B 小球开始运动时绳对小球的拉力为 m L v2 0 C 小球过最高点时绳对小的拉力 mg D 小球过最高点时速度大小为gL 3 如图 8 5 所示 细杆的一端与小球相连 可绕过 O 点的水平轴自由转动 先给小球一初 速度 使它做圆周运动 图中 a b 分别表示小球轨道的最低点和最高点 则杆对小球的作用 力可能是 A a 处为拉力 b 处为拉力 B a 处为拉力 b 处为推力 C a 处为推力 b 处为拉力 D a 处为推力 b 处为拉力 A 图 8 4 图 8 5 4 以下说法中正确的是 A 在光滑的水平冰面上 汽车可以转弯 B 火车转弯速率小于规定的数值时 内轨将会受压力作用 C 飞机在空中沿半径为 R 的水平圆周盘旋时 飞机的翅膀一定处于倾斜状态 D 汽车转弯时需要的向心力由司机转动方向盘所提供的力 能力训练 1 如图 8 6 所示 A B C 三个物体放在旋转圆台上 动摩擦因数均为 A 的质量为 2m B C 质量均为 m A B 离轴为 R C 离轴为 2R 则当圆台旋转时 设 A B C 都没有滑 动 A C 物的向心加速度最大 B B 物的静摩擦力最小 C 当圆台转速增加时 C 比 A 先滑动 D 当圆台转速增加时 B 比 A 先滑动 用心 爱心 专心 h 2 如图 8 7 所示 物体与圆筒壁的动摩擦因数为 圆筒的半径为 R 若要物体不滑下 圆筒的角速度至少为 A R g B g C R g D R g 图 8 6 图 8 7 图 8 8 3 把盛水的水桶拴在长为 L 的绳子一端 使这水桶在竖直平面做圆周运动 要使水桶转到最 高点时不从桶里流出来 这时水桶的线速度至少应该是 A gL B 2 gL C gL2 D 2gL E 0 4 如图 8 8 所示 小球在光华圆环内滚动 且刚好通过最高点 则求在最低点的速率为 A 4gr B 2gr C 2gr D gr5 5 汽车在倾斜的弯道上拐弯 弯道的倾角为 半径为 r 则汽车完全不靠摩擦力转弯的速 率是 A singr B cosgr C tangr D cotgr 6 如图 8 9 所示 长为 L 的轻杆一端固定一个小球 另一端固定在光滑水平轴上 使小球 在竖直平面内做圆周运动 关于小球在过最高点的速度 下列叙述中正确的是 A 的极小值为gL B 由零逐渐增大 向心力也逐渐增大 C 当 由gL值逐渐增大时 杆对小球的弹力也逐渐增大 D 当 由gL值逐渐减小时 杆对小球的弹力也逐渐增大 7 如图 8 10 所示 质量为 m 的物体随水平传送带一起匀速运动 A 为传送带的终端皮带轮 皮带轮半径为 r 要使物体通过终端时 能水平抛出 皮带轮的转速至少为 A 2 1 r g B r g C gr D 2 gr 8 用绝缘细线拴住一带正电的小球 在方向竖直向上的匀强电场中的竖直平面内做圆周运 动 则正确的说法是 A 当小球运动到最高点 a 时 线的张力一定最小 B 当小球运动到最低点 b 时 小球的速度一定最大 C 小球可能做匀速圆周运动 D 小球不可能做匀速圆周运动 A m C B A r A 用心 爱心 专心 a a 图 8 9 图 8 10 图 8 11 9 童非 江西人 中国著名体操运动员 首次在单杠项目实现了 单臂大回环 用一只手 抓住单杠 伸展身体 以单杠为轴做圆周运动 假设童非质量为 65kg 那么 在完成 单臂 大回环 的过程中 童非的单臂至少要能够承受多大的力 g 10m s 2 10 如图 8 11 所示 质量为 m 100g 的小物块 从距地面 h 2 0m 出的斜轨道上由静止开始 下滑 与斜轨道相接的是半径 r 0 4m 的圆轨道 若物体运动到圆轨道的最高点 A 时 物块 对轨道恰好无压力 求物块从开始下滑到 A 点的运动过程中克服阻力做的功 g 10m s 2 学后反思 圆周运动中的临界问题圆周