链接高考4 圆周运动的临界问题
[考点解读]
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.
1.常见类型
(1)绳的拉力达到最大或为零.
(2)物体开始滑动时静摩擦力达到最大.
(3)物体脱离接触面时压力为零.
2.解题关键: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.
[考向突破]
[考向1] 出现相对滑动情况的临界状态分析
[典例1] (多选)如图,两个质量均为m的小木块a和b(可视为质点)放在水平圆盘上,a与转轴OO′的距离为l,b与转轴的距离为2l,木块与圆盘的最大静摩擦力为木块所受重力的k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ω表示圆盘转动的角速度,下列说法正确的是( )
A.b一定比a先开始滑动
B.a、b所受的摩擦力始终相等
C.ω= 是b开始滑动的临界角速度
D.当ω= 时,a所受摩擦力的大小为kmg
[审题指导] (1)审关键词:缓慢地加速转动.
(2)思路分析:a、b两木块在静摩擦力作用下做圆周运动,角速度相等,当静摩擦力不能提供需要的向心力时,木块做离心运动.
[解析] AC [设木块滑动的临界角速度为ω,kmg=mω2r,所以ω= ,ra=l,rb=2l,所以ωa>ωb,A、C项正确;摩擦力充当向心力,在角速度相等时,b受的摩擦力大,B项错误;ω= 时,a受的摩擦力fa=mω2r=m2l=kmg,D项错误.]
解决相对滑动临界问题的注意事项
1.先确定研究对象受力情况,看哪些力充当向心力,哪些力可能突变引起临界问题.
2.注意分析物体所受静摩擦力大小和方向随圆盘转速的变化而发生变化.