专题二+圆周运动的临界问题+课件-2027届高考物理一轮复习考点精讲

题型二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课时作业内容索引专题二圆周运动的临界问题【学习目标】1.掌握竖直面内和斜面上的圆周运动的动力学问题的分析方法。 2.学会分析水平面内、竖直面内和斜面上的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

AC例1

拓展1

拓展2

如图所示，质量m=0.1kg的木块，静置于离转轴0.6m水平转动的转盘上，木块用一轻绳拴着，轻绳穿过转盘中央的细管，与质量也为m=0.1kg的小球相连，木块与转盘间的最大静摩擦力为其重力的μ倍(μ=0.2)，木块随转盘一起匀速转动。下列说法中，正确的是(

)A.木块受到的摩擦力总是指向圆心B.在转速一定的条件下，木块受到的摩擦力跟木块到转轴的距离

成正比C.转盘以角速度ω=4rad/s匀速转动时木块受到的摩擦力为0.04ND.转盘转速越大，细线的拉力越大【解析】当转盘转动的速度较小时，转盘上的木块需要的向心力较小，此时摩擦力背离圆心，A错误；在转速一定的条件下，根据牛顿第二定律有f＋mg=mω2r=mr(2πn)2，木块受到的摩擦力跟木块到轴的距离不是正比关系，B错误；转盘以角速度ω=4

rad/s匀速转动时，根据牛顿第二定律有f＋mg=mω2r，解得木块受到的摩擦力f=－0.04

N，|f|＜μmg，故摩擦力大小为0.04

N，C正确；木块随转盘一起匀速转动，对小球受力分析，根据平衡条件T=mg知，绳子的拉力始终不变，D错误。例2C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增大，分析各物理量的变化，找出临界状态。技能点拨题型二竖直面内圆周运动的临界问题竖直面内圆周运动的两类模型两类模型轻绳模型轻杆模型常见类型

物体在最高点没有支撑

物体在最高点有支撑最高点受力特征除重力外，物体受到的弹力向下或等于零除重力外，物体受到的弹力向下、等于零或向上两类模型轻绳模型轻杆模型最高点受力示意图

动力学方程mg＋F弹=mmg±F弹=m临界特征F弹=0mg=m即vmin=①恰好过最高点时，v=0，F弹=mg②恰好无弹力时，F弹=0，v=过最高点的条件在最高点的速度v≥v≥0例3

考向一绳球模型甲

乙BD

例4(2025·宁波模拟)如图所示，竖直平面内固定一半径R=0.45m的光滑圆形管道，管道内径远小于圆形管道的半径R。现将质量m=1kg的小球(直径略小于管道内径)从管道内最高点M由静止释放，小球运动到N点时，恰好与管道无挤压，运动到Q点时速度v=3m/s。已知点P为圆形管道最低点，Q点与圆心O等高，下列说法中，正确的是(

)A.小球在MN段运动的过程中，只对管道外侧有作用力B.小球在NP段运动的过程中，只对管道内侧有作用力C.小球从M运动到P点的过程中向心加速度先减小后增大D.小球运动到Q点时受到管道的弹力大小为20N考向二杆球模型D例5

考向三桥梁模型甲

乙A

课时作业答案速对第四单元专题二圆周运动的临界问题题号12345答案DDCADB题号678910答案ABABCBCDABD1.如图所示，某段快速环线公路有一个大圆弧形弯道，公路外侧路基比内侧路基高。当汽车在此路段以理论时速vc转弯时，恰好没有向公路内外两侧滑动的趋势。则(

)A.汽车质量越大，对应理论时速vc越大B.汽车转弯时受到重力、支持力和向心力的作用C.汽车转弯时超过时速vc，就会立即向外侧公路侧滑D.当冬天路面结冰时，与未结冰时相比，vc值保持不变D2.如图所示，甲、乙两水平圆盘紧靠在一块，甲圆盘为主动轮，乙靠摩擦随甲转动且无滑动。甲圆盘与乙圆盘的半径之比r甲∶r乙=3∶1，两圆盘和小物体1、2之间的动摩擦因数相同，小物体1距O点2r，小物体2距O'点r，当甲缓慢转动起来且转速慢慢增大时(

)

A.小物体1与小物体2的角速度之比ω1∶ω2=3∶1B.小物体1与小物体2的向心加速度大小之比a1∶a2=1∶3C.随转速慢慢增大，小物体1先开始滑动D.随转速慢慢增大，小物体2先开始滑动D

C4.(多选)(2025·温州期末)360°空中旋转自行车，是一种极具趣味性的无动力游乐设施，如图甲所示，其简化结构如图乙所示。竖直平面内固定一光滑圆轨道，圆心O处固定一轻杆，轻杆一端装有质量为M的配重，另一端是总质量为m的人与自行车，自行车车轮与圆轨道相接触，轻杆总长4L，配重到圆心O处的距离为L。人坐在自行车上蹬车，停止蹬车后，人与自行车在竖直平面内继续做圆周运动。当人与自行车运动到最低点时，杆对配重恰好没有作用。若人与自行车、配重均视为质点，不计空气阻力，重力加速度为g，下列说法中，正确的有(

)A.配重与人的角速度相同B.人与自行车运动到最低点时，配重的线速度为0C.人与自行车运动到最低点时，所受的弹力大小为

3mgD.人与自行车运动到最低点时，所受的弹力大小为

4mgAD甲

乙

5.越野滑雪集训队利用图甲圆盘滑雪机模拟训练，简化图如乙。圆盘滑雪机绕垂直于盘面的固定轴以恒定的角速度ω匀速转动，运动员(可看成质点)与圆盘机始终保持相对静止，盘面与水平面的夹角为θ。下列说法中，正确的是(

)A.运动员受重力、支持力、摩擦力和向心力的作用B.运动员在最低点时受到的摩擦力一定沿盘面向上C.运动员在最高点受到的摩擦力一定随ω的增大而增大D.运动员从最高点运动到最低点过程中，机械能守恒B甲

乙【解析】运动员在圆盘上与圆盘机始终保持相对静止，受重力、支持力、摩擦力三个力的作用，A错误；匀速圆周运动的物体所受的合外力提供向心力，运动员在最低点，向心力沿盘面向上，重力的一个分力沿盘面向下，则摩擦力一定沿盘面向上，B正确；当运动员在最高点不受静摩擦力时，由牛顿第二定律mgsin

θ=mω02r，当ω＜ω0时，有mgsin

θ－