圆周运动经典例题
匀速圆周运动的实例分析例题
匀速圆周运动的实例分析典型例题1——关于汽车通过不同曲面的问题分析1.一辆质量t的小轿车，驶过半径m的一段圆弧形桥面，求：（重力加速度）（1）若桥面为凹形，汽车以20m／s的速度通过桥面最低点时，对桥面压力是多大？（2）若桥面为凸形，汽车以10m／s的速度通过桥面最高点时，对桥面压力是多大？（3）汽车以多大速度通过凸形桥面顶点时，对桥面刚好没有压力？解：典型例题2——细绳牵引物体做圆周运动的系列问题1.一根长的细绳，一端拴一质量的小球，使其在竖直平面内绕绳的另一端做圆周运动，求：（1）小球通过最高点时的最小速度？（2）若小球以速度通过周围最高点时，绳对小球的拉力多大？若此时绳突然断了，小球将如何运动．典型例题3——转动系统中的惯性力1.一辆质量为的汽车以速度在半径为的水平弯道上做匀速圆周运动．汽车左、右轮相距为，重心离地高度为，车轮与路面之间的静摩擦因数为．求：（1）汽车内外轮各承受多少支持力；（2）汽车能安全行驶的最大速度是多少？2、关于地球的圆周运动例1：把地球看成一个球体，在地球表面上赤道某一点A，北纬60°一点B，在地球自转时，A与B两点角速度之比为多大？线速度之比为多大？3、关于皮带传送装置的圆周运动特点例2：如图所示，皮带传送装置A、B为边缘上两点，O1A=2O2B，C为O1A中点，皮带不打滑．求：（1）νA:νB:νC=（2）ωA:ωB:ωC=4、如图5－26所示，O1皮带传动装置的主动轮的轴心，轮的半径为r1；O2为从动轮的轴心，轮的半径为r2；r3为与从动轮固定在一起的大轮的半径．已知r2＝1.5r1，r3=2r1．A、B、C分别是三个轮边缘上的点，那么质点A、B、C的线速度之比是_________ ，角速度之比是_________ ，向心加速度之比是__________ ，周期之比是_________．关于汽车通过不同曲面的问题分析例1：一辆质量m=2.0t的小轿车，驶过半径R=90m的一段圆弧形桥面，求：（重力加速度g=10m/s2）（1）若桥面为凹形，汽车以20m／s的速度通过桥面最低点时，对桥面压力是多大？（2）若桥面为凸形，汽车以10m／s的速度通过桥面最高点时，对桥面压力是多大？（3）汽车以多大速度通过凸形桥面顶点时，对桥面刚好没有压力？2、当小汽车以10m/s的速度通过一座拱桥的最高点，拱桥半径50m，求此车里的一名质量为60kg的乘客对座椅的压力4、关于光滑水平面上物体的圆周运动如图所示，长0.40m的细绳，一端拴一质量为0.2kg的小球，在光滑水平面上绕绳的另一端做匀速圆周运动，若运动的角速度为5.0rad/s，求绳对小球需施多大拉力？5、关于静摩擦力提供向心力的问题如图所示，小物体A与圆盘保持相对静止，跟着圆盘一起作匀速圆周运动，则A的受力情况是（）A、受重力、支持力B、受重力、支持力和指向圆心的摩擦力C、重力、支持力、向心力、摩擦力D、以上均不正确6、明确向心力的来源如图所示，半径为R的半球形碗内，有一个具有一定质量的物体A，A与碗壁间的动摩擦因数为，当碗绕竖直轴匀速转动时，物体A刚好能紧贴在碗口附近随碗一起匀速转动而不发生相对滑动，求碗转动的角速度．一圆筒绕其中心轴OO1匀速转动，筒内壁上紧挨着一个物体与筒一起运动相对筒无滑动，如图2所示，物体所受向心力是（）A．物体的重力B．筒壁对物体的静摩擦力C．筒壁对物体的弹力D．物体所受重力与弹力的合力7、关于绕同轴转动物体的圆周运动如图所示，两个质量分别为m1=50g和m2=100g的光滑小球套在水平光滑杆上．两球相距21cm，并用细线连接，欲使两球绕轴以600r／min的转速在水平面内转动而光滑动，两球离转动中心各为多少厘米？绳上拉力是多少？8、细绳牵引物体做圆周运动的系列问题一根长的细绳，一端拴一质量的小球，使其在竖直平面内绕绳的另一端做圆周运动，求：（1）小球通过最高点时的最小速度？（2）若小球以速度通过周围最高点时，绳对小球的拉力多大？若此时绳突然断了，小球将如何运动．。
圆周运动经典练习(有答案详解)
《圆周运动》练习题（一）1. A. 线速度不变2. A 和B A. 球A B. 球A C. 球A D. 球A3. 演，如图5A. B. C. D.4.A. B. C. D.5.如图1个质量为应为（ ）6.（M>m 连在一起。
A.mLgm M )(-μC.MLgm M )(+μ7. 如图3A. A 、B C. 若︒=30θ，则8. A. 木块A B. 木块A C. 木块A D. 木块A9. 如图5所示，质量为m 的小球在竖直平面内的光滑圆轨道上做圆周运动。
圆半径为R ，小球经过A. B.C. D.10. 一辆质量为4t 车对桥面压力的0.0511.和60°，则A 、B12.如图所示，a 、b B r OC =（1）B C ωω:13. 转动时求杆OA 和AB14. 司机开着汽车在一宽阔的马路上匀速行驶突然发现前方有一堵墙，他是刹车好还是转弯好？（设转弯时汽车做匀速圆周运动，最大静摩擦力与滑动摩擦力相等。
）（1（21.解析：2. 解析：图4B A 比较线速度时，选用rv m F 2=分析得r 大，v 一定大，A 答案正确。
比较角速度时，选用r m F 2ω=分析得r 大，ω一定小，B 答案正确。
比较周期时，选用r Tm F 2)2(π=分析得r 大，T 一定大，C 答案不正确。
小球A 和B 受到的支持力N F 都等于αsin mg，D 答案不正确。
点评：①“向心力始终指向圆心”可以帮助我们合理处理物体的受力；② 根据问题讨论需要，解题时要合理选择向心力公式。
3. 解析：甲、乙两人做圆周运动的角速度相同，向心力大小都是弹簧的弹力，则有乙乙甲甲r M r M 22ωω=即乙乙甲甲r M r M =且m r r 9.0=+乙甲，kg M 80=甲，kg M 40=乙解得m r 3.0=甲，m r 6.0=乙由于甲甲r M F 2ω=所以)/(62.03.0802.9s rad r M F =⨯==甲甲ω而r v ω=，r 不同，v 不同。
高考专题复习：圆周运动(最新整理)
一端固定在
A，
一个竖直放置的圆锥筒可绕其中心轴
和
另一端固定
匀速转动
求转盘转动的
2。
处有一个小孔，用细绳穿过小孔，绳两端各细一个小球A
球保持静止状态，
A
O
F N
A．6.0 N拉力
7、A、B两球质量分别为
相连，置于水平光滑桌面上，
的匀速圆周运动，空气对飞机作用力的大小等于( )
所示．已知小球
的小球，甩动手腕，
后落地，如图所示．已知，忽略手的运动半径和空气阻力．
的小滑块。
当圆盘转动
段斜面倾角为53°，BC段斜
R 1R 2R 3A B
C
D
v
第一圈轨道
第二圈轨道
第三圈轨道
L
L
L 1
在轨道最低处第n 次碰撞刚结束时各自。
圆周运动专题
圆周运动专题经典例题1. 基本概念、公式的理解和运用【例1】关于匀速圆周运动，下列说法正确的是（ ）A. 线速度不变B. 角速度不变C. 加速度为零D. 周期不变【例2】在绕竖直轴匀速转动的圆环上有A 、B 两点，如图1所示，过A 、B 的半径与竖直轴的夹角分别为30°和60°，则A 、B 两点的线速度之比为 ；向心加速度之比为 。
ωO60°30°AB图12. 传动带传动问题【例3】如图2所示，a 、b 两轮靠皮带传动，A 、B 分别为两轮边缘上的点，C 与A 同在a 轮上，已知B A r r 2=，B r OC =，在传动时，皮带不打滑。
求：（1）=B C ωω: ；（2）=B C v v : ；（3）=B C a a : 。
C A B abO r A r B图2【例4】如下图所示，质量相等的小球A 、B 分别固定在轻杆的中点和端点，当杆在光滑水平面上绕O 点匀速转动时求杆OA 和AB 段对球A 的拉力之比。
OF 1A BF 2F 2【例5】如图所示，一个内壁光滑的圆锥筒的轴线垂直于水平面，圆锥筒固定不动，有两个质量相同的小球A 和B 紧贴着内壁分别在图中所示的水平面内作匀速圆周运动，则下列说法正确的是（ ）A. 球A 的线速度必定大于球B 的线速度B. 球A 的角速度必定小于球B 的角速度C. 球A 的运动周期必定小于球B 的运动周期D. 球A 对筒壁的压力必定大于球B 对筒壁的压力αF NA G AB G BF N F AF B【例6】甲、乙两名滑冰运动员，kg M 80=甲，kg M 40=乙，面对面拉着弹簧秤做匀速圆周运动的滑冰表演，如图5所示，两人相距0.9m ，弹簧秤的示数为9.2N ，下列判断中正确的是（ ）A. 两人的线速度相同，约为40m/sB. 两人的角速度相同，为6rad/sC. 两人的运动半径相同，都是0.45mD. 两人的运动半径不同，甲为0.3m ，乙为0.6m甲乙图53.匀速圆周运动的多解问题 【例7】如图13所示，直径为d 的圆筒绕中心轴做匀速圆周运动，枪口发射的子弹速度为v ，并沿直径匀速穿过圆筒。
物理圆周运动经典习题(含详细答案)
1. 在观看双人花样滑冰表演时，观众有时会看到女运动员被男运动员拉着离开冰面在空中做水平方向的匀速圆周运动．已知通过目测估计拉住女运动员的男运动员的手臂和水平冰面的夹角约为45°，重力加速度为g＝10 m/s2，若已知女运动员的体重为35 k g，据此可估算该女运动员()A．受到的拉力约为350 2 N B．受到的拉力约为350 NC．向心加速度约为10 m/s2D．向心加速度约为10 2 m/s2图4－2－111.解析：本题考查了匀速圆周运动的动力学分析．以女运动员为研究对象，受力分析如图．根据题意有G＝mg＝350 N；则由图易得女运动员受到的拉力约为350 2 N，A正确；向心加速度约为10 m/s2，C正确．答案：AC2.中央电视台《今日说法》栏目最近报道了一起发生在湖南长沙某区湘府路上的离奇交通事故．家住公路拐弯处的张先生和李先生家在三个月内连续遭遇了七次大卡车侧翻在自家门口的场面，第八次有辆卡车冲进李先生家，造成三死一伤和房屋严重损毁的血腥惨案．经公安部门和交通部门协力调查，画出的现场示意图如图4－2－12所示．交警根据图示作出以下判断，你认为正确的是() A．由图可知汽车在拐弯时发生侧翻是因为车做离心运动B．由图可知汽车在拐弯时发生侧翻是因为车做向心运动C．公路在设计上可能内(东)高外(西)低D．公路在设计上可能外(西)高内(东)低图4－2－12 2解析：由题图可知发生事故时，卡车在做圆周运动，从图可以看出卡车冲入民宅时做离心运动，故选项A正确，选项B错误；如果外侧高，卡车所受重力和支持力提供向心力，则卡车不会做离心运动，也不会发生事故，故选项C正确．答案：AC3. (2010·湖北部分重点中学联考)如图4－2－13所示，质量为m的小球置于正方体的光滑盒子中，盒子的边长略大于球的直径．某同学拿着该盒子在竖直平面内做半径为R的匀速圆周运动，已知重力加速度为g，空气阻力不计，要使在最高点时盒子与小球之间恰好无作用力，则()A．该盒子做匀速圆周运动的周期一定小于2πR gB．该盒子做匀速圆周运动的周期一定等于2πR gC．盒子在最低点时盒子与小球之间的作用力大小可能小于2mgD．盒子在最低点时盒子与小球之间的作用力大小可能大于2mg图4－2－133解析：要使在最高点时盒子与小球之间恰好无作用力，则有mg ＝m v 2R，解得该盒子做匀速圆周运动的速度v ＝gR ，该盒子做匀速圆周运动的周期为T ＝2πR v ＝2πR g.选项A 错误，B 正确；在最低点时，盒子与小球之间的作用力和小球重力的合力提供小球运动的向心力，由F －mg ＝m v 2R，解得F ＝2mg ，选项C 、D 错误． 答案：B4.图示所示, 为某一皮带传动装置．主动轮的半径为r 1，从动轮的半径为r 2.已知主动轮做顺时针转动，转速为n ，转动过程中皮带不打滑．下列说法正确的是( )A ．从动轮做顺时针转动B ．从动轮做逆时针转动C ．从动轮的转速为r 1r 2nD ．从动轮的转速为r 2r 1n4解析：本题考查的知识点是圆周运动．因为主动轮顺时针转动，从动轮通过皮带的摩擦力带动转动，所以从动轮逆时针转动，选项A 错误B 正确；由于通过皮带传动，皮带与轮边缘接触处的速度相等，所以由2πnr 1＝2πn 2r 2 n 为频率，2πn 为角速度，得从动轮的转速为n 2＝nr 1r 2，选项C 正确D 错误． 答案：BC5.质量为m 的石块从半径为R 的半球形的碗口下滑到碗的最低点的过程中，如果摩擦力的作用使得石块的速度大小不变，如图4－2－17所示，那么( )A ．因为速率不变，所以石块的加速度为零B ．石块下滑过程中受的合外力越来越大C ．石块下滑过程中受的摩擦力大小不变D ．石块下滑过程中的加速度大小不变，方向始终指向球心图4－2－175解析：由于石块做匀速圆周运动，只存在向心加速度，大小不变，方向始终指向球心，D 对，A 错．由F 合＝F 向＝ma 向知合外力大小不变，B 错，又因石块在运动方向(切线方向)上合力为零，才能保证速率不变，在该方向重力的分力不断减小，所以摩擦力不断减小，C 错．答案：D6.2008年4月28日凌晨，山东境内发生两列列车相撞事故，造成了大量人员伤亡和财产损失．引发事故的主要原因是其中一列列车转弯时超速行驶．如图4－2－18所示，是一种新型高速列车，当它转弯时，车厢会自动倾斜，提供转弯需要的向心力；假设这种新型列车以360 k m/h 的速度在水平面内转弯，弯道半径为1.5 k m ，则质量为75 k g 的乘客在列车转弯过程中所受到的合外力为( )A ．500 NB ．1 000 NC ．500 2 ND ．0图4－2－18 6解析：360 k m/h ＝100 m/s ，乘客在列车转弯过程中所受的合外力提供向心力F ＝m v 2r ＝75×10021.5×103 N ＝500 N.答案：A7.如图4－2－19甲所示，一根细线上端固定在S 点，下端连一小铁球A ，让小铁球在水平面内做匀速圆周运动，此装置构成一圆锥摆(不计空气阻力)．下列说法中正确的是( )A ．小球做匀速圆周运动时，受到重力、绳子的拉力和向心力作用B ．小球做匀速圆周运动时的角速度一定大于 g l(l 为摆长) C ．另有一个圆锥摆，摆长更大一点，两者悬点相同，如图4－2－19乙所示，如果改变两小球的角速度，使两者恰好在同一水平面内做匀速圆周运动，则B 球的角速度大于A 球的角速度D ．如果两个小球的质量相等，则在图乙中两条细线受到的拉力相等图4－2－197解析：如下图所示，小铁球做匀速圆周运动时，只受到重力和绳子的拉力，而向心力是由重力和拉力的合力提供，故A 项错误．根据牛顿第二定律和向心力公式可得：mg tan θ＝mlω2sin θ，即ω＝g /l cos θ.当小铁球做匀速圆周运动时，θ一定大于零，即cos θ一定小于1，因此，当小铁球做匀速圆周运动时角速度一定大于g /l ，故B 项正确．设点S 到点O 的距离为h ，则mg tan θ＝mhω2tan θ，即ω＝g /h ，若两圆锥摆的悬点相同，且两者恰好在同一水平面内做匀速圆周运动时，它们的角速度大小一定相等，即C 项错误．如右上图所示，细线受到的拉力大小为F T ＝mg cos θ，当两个小球的质量相等时，由于θA ＜θB ，即cos θA ＞cos θB ，所示A 球受到的拉力小于B 球受到的拉力，进而可以判断两条细线受到的拉力大小不相等，故D 项错误．答案：B8．汽车甲和汽车乙质量相等，以相等速率沿同一水平弯道做匀速圆周运动，甲车在乙车的外侧．两车沿半径方向受到的摩擦力分别为Ff 甲和Ff 乙．以下说法正确的是( )A ．Ff 甲小于Ff 乙B ．Ff 甲等于Ff 乙C ．Ff 甲大于Ff 乙D ．Ff 甲和Ff 乙大小均与汽车速率无关8解析：本题重点考查的是匀速圆周运动中向心力的知识．根据题中的条件可知，两车在水平面做匀速圆周运动，则地面对车的摩擦力来提供其做圆周运动的向心力，则F 向＝f ，又有向心力的表达式F向＝m v 2r，因为两车的质量相同，两车运行的速率相同，因此轨道半径大的车的向心力小，即摩擦力小，A 正确．答案：A9. 在高速公路的拐弯处，通常路面都是外高内低．如图4－2－20所示，在某路段汽车向左拐弯，司机左侧的路面比右侧的路面低一些．汽车的运动可看作是做半径为R 的圆周运动．设内外路面高度差为h ，路基的水平宽度为d ，路面的宽度为L .已知重力加速度为g .要使车轮与路面之间的横向摩擦力(即垂直于前进方向)等于零，则汽车转弯时的车速应等于( )A. gRh LB. gRh dC. gRL hD. gRd h图4－2－209解析：考查向心力公式．汽车做匀速圆周运动，向心力由重力与斜面对汽车的支持力的合力提供，且向心力的方向水平，向心力大小F 向＝mg tan θ，根据牛顿第二定律：F 向＝m v 2R ，tan θ＝h d，解得汽车转弯时的车速v ＝ gRh d，B 对． 答案：B10.如图4－2－24所示，一个竖直放置的圆锥筒可绕其中心OO ′转动，筒内壁粗糙，筒口半径和筒高分别为R 和H ，筒内壁A 点的高度为筒高的一半．内壁上有一质量为m 的小物块随圆锥筒一起做匀速转动，则下列说法正确的是( )A ．小物块所受合外力指向O 点B ．当转动角速度ω＝2gH R时，小物块不受摩擦力作用 C ．当转动角速度ω> 2gH R时，小物块受摩擦力沿AO 方向 D ．当转动角速度ω< 2gH R 时，小物块受摩擦力沿AO 方向图4－2－2410解析：匀速圆周运动物体所受合外力提供向心力，指向物体圆周运动轨迹的圆心，A 项错；当小物块在A 点随圆锥筒做匀速转动，且其所受到的摩擦力为零时，小物块在筒壁A 点时受到重力和支持力的作用，它们的合力提供向心力，设筒转动的角速度为ω，有：mg tan θ＝mω2·R 2，由几何关系得：tan θ＝H R ，联立以上各式解得ω＝2gH R，B 项正确；当角速度变大时，小物块所需向心力增大，故摩擦力沿AO 方向，其水平方向分力提供部分向心力，C 项正确；当角速度变小时，小物块所需向心力减小，故摩擦力沿OA 方向，抵消部分支持力的水平分力，D 项错．答案：BC11. 如图4－2－25所示，一水平光滑、距地面高为h 、边长为a 的正方形MNPQ 桌面上，用长为L 的不可伸长的轻绳连接质量分别为m A 、m B 的A 、B 两小球，两小球在绳子拉力的作用下，绕绳子上的某点O 以不同的线速度做匀速圆周运动，圆心O 与桌面中心重合，已知m A ＝0.5 k g ，L ＝1.2 m ，L AO ＝0.8 m ，a ＝2.1 m ，h ＝1.25 m ，A 球的速度大小v A ＝0.4 m/s ，重力加速度g 取10 m/s 2，求：(1)绳子上的拉力F 以及B 球的质量m B ；(2)若当绳子与MN 平行时突然断开，则经过1.5 s 两球的水平距离；（与地面撞击后。
经典：圆周运动典型例题分析
N V
(1)当 0 v时R：g N为支持力，有0＜N＜mg,且N
V 随v的增大而减小；
mg
mg N
(2)当 V临界 时R：g
N＝0
(3)当 v 时Rg：
N为拉力，有N＞0，N随v的增大而增大.
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例9.质量为m的小球在竖直平面内的圆形轨道的内侧运
动，经过最高点而不脱离轨道的临界速度为v，当小球
以2v的速度经过最高点时，对轨道的压力是（ C）
环内做圆周运动,求:小球通过最高点A时,下列两种情况下球对
管壁的作用力。 取g=10m/s2
(1)A的速率为1.0m/s
A
(2)A的速率为4.0m/s
O
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解：先求出杆的弹力为0的速率v0
mg= mvO2 / L v0=2.25 m/s
(1)v1=1m/s< v0球应受到内壁向上的支持力N1,受力如图示:
A.6.0N的拉力
B.6.0N的压力
C.24N的拉力
D.24N的压力
解：
N
V
mg+N = m(v)2 / L
mg N
N= m(v)2/L – mg N′
= 3× (2)2/0.5 – 3 × 10
= – 6 (N)
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例11.用钢管做成半径为R=0.5m的光滑圆环(管径远小于R)竖
直放置,一小球(可看作质点,直径略小于管径)质量为m=0.2kg在
f摩
f摩
V v 0.8gr
0.8 10 8(m / s) 8(m / s) 所以，汽车拐弯的安全速度是8m/s。
3
例2.如图所示, 把质量为0.6kg的物体A放在水平转盘上,A
的重心到转盘中心O点的距离为0.2m，若A与转盘间的最
高中物理必修二第六章圆周运动经典大题例题(带答案)
高中物理必修二第六章圆周运动经典大题例题单选题1、离心现象在生活中很常见，比如市内公共汽车在到达路口转弯前，车内广播中就要播放录音：“乘客们请注意，车辆将转弯，请拉好扶手”。
这样做可以（）A．使乘客避免车辆转弯时可能向前倾倒发生危险B．使乘客避免车辆转弯时可能向后倾倒发生危险C．使乘客避免车辆转弯时可能向转弯的内侧倾倒发生危险D．使乘客避免车辆转弯时可能向转弯的外侧倾倒发生危险答案：D车辆转弯时，如果乘客不能拉好扶手，乘客将做离心运动，向外侧倾倒发生危险。
故选D。
2、如图所示，半径为R的光滑半圆形轨道放在竖直平面内，AB连线为竖直直径，一小球以某一速度冲上轨道，运动到最高点B时对轨道的压力等于重力的2倍。
则小球落地点C到轨道入口A点的距离为（）A．2√3R B．3R C．√6R D．2R答案：A在最高点时，根据牛顿第二定律3mg=m v2 R通过B点后做平抛运动2R=12gt2x=vt 解得水平位移x=2√3R故选A。
3、已知某处弯道铁轨是一段圆弧，转弯半径为R，重力加速度为g，列车转弯过程中倾角（车厢底面与水平面夹角）为θ，则列车在这样的轨道上转弯行驶的安全速度（轨道不受侧向挤压）为（）A．√gRsinθB．√gRcosθC．√gRtanθD．√gR答案：C受力分析如图所示当内外轨道不受侧向挤压时，列车受到的重力和轨道支持力的合力充当向心力，有F n=mg tan θ，F n=m v2R解得v=√gR tanθ故选C。
4、做匀速圆周运动的物体，它的加速度大小必定与（）A．线速度的平方成正比B．角速度的平方成正比C．运动半径成正比D．线速度和角速度的乘积成正比答案：DA．根据a=v2 r可知只有运动半径一定时，加速度大小才与线速度的平方成正比，A错误；B．根据a=ω2r可知只有运动半径一定时，加速度大小才与角速度的平方成正比，B错误；C．根据，a=ω2ra=v2r当线速度一定时，加速度大小与运动半径成反比；当角速度一定时，加速度大小与运动半径成正比，C错误；D．根据a=ω2r，v=ωr联立可得a=vω可知加速度大小与线速度和角速度的乘积成正比，D正确。
圆周运动的典型例题
B．
C．
D.
RB
题型三：涉及弹簧弹力的临界问题
【例3】在图中，一粗糙水平圆盘可绕过中心轴OO/旋转，现将 轻质弹簧的一端固定在圆盘中心，另一端系住一个质量 为m的物块A，设弹簧劲度系数为k，弹簧原长为L。将 物块置于离圆心R处，R＞L，圆盘不动，物块保持静止。 现使圆盘从静止开始转动，并使转速ω逐渐增大，物块 5k ( R L） 时， A相对圆盘始终未惰动。当ω增大到
解之得：TA∶TB = 3∶2
题型五、细绳张力有无的临界问题
例题4、如图所示，两绳系一质量为m＝0.1 kg的小球， 上面绳长L＝2 m，两端都拉直时与轴的夹角分别为30°与45°，
问：(本题g取10 m/s2) (1)当恰好只有AC绳拉紧，而BC绳拉直但无拉力时，球的角速度大小； (2)球的角速度在什么范围内，两绳始终张紧？ (3)当角速度为3 rad/s时，上、下两绳拉力分别为多大
题型一：竖直平面内圆周运动中的临界问题
例题1：如图所示，轻杆长2L，中点装在水平轴O点，两端分别固 定着小球A和B，A球质量为m ,B球质量为2m，两者一起在竖直平 面内绕O轴做圆周运动。 （1）若A球在最高点时，杆A端恰好不受力，求此时O轴的 受力大小和方向； （2）若B球到最高点时的速度等于第（1）小题中A球到达最高 点时的速度，则B球运动到最高点时，O轴的受力大小和方 向又如何？ （3）在杆的转速逐渐变化的过程中，能否出现O轴不受力的情况？ 若不能，请说明理由；若能，则求出此时A、B球的速度大小。
(1)2.4 rad/s≤ ω (2)当ω满足2.4 rad/s≤ω≤3.16 rad/s， AC、BC两绳始终张紧． (3)FA＝0.27 N FB＝1.08 N
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A球转到最低点时速度为vA=4m/s，问此时A、B球对
杆的作用力的大小和方向？
B
vB
vA
A
解: 两球固定在一轻杆上，它们的角速度相同，由此
可知：
vA=4m/s时vB=1m/s 对A球：FA-mg=mvA2/OA 解出：FA=30N，于是A球对细杆的力大小为30N，方
向向下
对B球：设杆对球的作用力向下，则FB+mg=mvB2/OB
1、竖直平面内的圆周运动 （1）无支持物模型
临界条件：小球恰能过最高点
mg mv02 r
v0 gr
A、能过最高v点的条件gr：
B 、不能过最高点v 的条件g：r
实际是球还没到最高点时就脱离了轨道
思考:小球在竖直平面的运动情况?
（2）有支持物模型 临界条件：
小球恰能到最高点：v=0；
v轻杆 无g弹r力时：
时受杆的拉力F1及重力作用，如图甲所示，此时F1>mg。当小铁 块转至最高点时，铁块受向下的重力及拉力F2（或向上的支持力
F2），如图所示： 【解析】对铁块，由牛顿第二定律得：
甲：F1-mg=mω2r
①
乙：F2+mg=mω2r(或mg-F2=mω2r)
②
由①②两式得： F1±F2=2mω2r.
由牛顿第三定律知，铁块对杆、杆对电动机两个作用力的差即为：
下，要使水不流出来，瓶子的速度至少为
m/s,
若瓶子在最高点的速度为6m/s则瓶子对水的压力为
N，绳子受到的
v
拉力为______N。
N
mg
解： 在圆周的最高点，杯子中的水受到的杯底
对它的压力和重力的合力为向心力。
v
mg N m v2 r
而N压力0只能：
所以水不流出的条v件是：gr 3m/ s
若瓶子在最高点的速度为6m/s
2mω2r.
铁块转至最高点时，电动机对地面的压力FN最小为： FN=Mg±F2，其中M为电动机的质量.
电动机对地面的最大压力为：F′N=Mg+F1 故：FN′-FN=F1±F2=2mω2r
例6、如图所示，水平转台上放着A、B、C三物，质量 分别为2m、m、m，离转轴距离分别为R、R、2R，与 转台动摩擦因数相同，转台旋转时，下列说法正确的
a、当v=0时，N=mg
b、当0＜v＜gr 时，支持力N, 0＜N＜mg
mg – N = m v 2 r
gr c、当v= 时，N=0
grd、当v＞
时T，+拉m力g T=
v2 m
r
例1、如图所示，长为L的轻杆，一端固定着一个小球， 另一端可绕光滑的水平轴转使小球在竖直平面内运动，
设小球在最高点的速度为v,
运动. 求：（1）质点由半径a到b所需的时间， （2）质点在半径为b的圆周上运动的角速度。
P
F
解：（1）绳子迅速放松后质点P沿切线做匀 速直线运动。如图所示，质点做匀速直线运
动S 的距b2 离 a为2 ：
做匀速直线运动速度大小为 v a
所以质点由半径a到b所需的时间为 t S b2 a2
v a
r
解得： 6.5(rad / s)
故范围是：2.9弧度/秒≤ ≤ 6.5弧度/秒。
例8、如图所示，在水平固定的光滑平板上，有一质量 为M的质点P，与穿过中央小孔的轻绳一端连着。平板 与小孔是光滑的，用手拉着绳子下端，使质点做半径为 a、角速度为ω的匀速圆周运动.若绳子迅速放松至某一长 度b而拉紧，质点就能在以半径为b的圆周上做匀速圆周
N
则瓶子对水的压力为
v2 N m mg 3(N )
G
R
绳子受到的拉力为：T (m M ) v径为R=0.5m的光滑圆环（管 径远小于R）竖直放置，一小球（可看作质点直 径略小于管径）质量为m=0.2kg在环内做圆周运 动，求:小球通过最高点A时，下列两种情况下球 对管壁的作用力。 取g=10m/s2 ，求： (1) A的速率
为1.0m/s (2) A的速率为4.0m/s。
解：先求出弹力为0 时的速率v0
m
mg m v2 r
v0 rg 2.25m/ s
A
(1) v1=1m/s < v0 球应受到内壁向上的支持力N1
O
mg
N1
m
v12 r
N1 1.6(N)
(2) v2=4m/s > v0 球应受到外壁向下的弹力力N2 m
mg
N2
m
v22 r
N2 4.4(N)
A mg
由牛顿第三定律，球对管壁的作用力分别为：
N2 O
(1) 对内壁1.6N向下的压力 (2)对外壁4.4N向上的压力.
例4、 如图，轻细杆可绕光滑的水平轴O在竖直面内
转动，杆的两端固定有质量均为m=1kg的小球A和B，
球心到轴O的距离分别为O=0.8m，BO=0.2m。已知
解出：FB=-5N，于是B球对细杆的力大小为5N，方向
向下
B
vB
vA
A
例5、如图所示，在电动机上距水平轴O为r处固定一个 质量为m的铁块，电动机启动后达到稳定时，以角速度 ω做匀速圆周运动，则在转动过程中，电动机对地面的
最大压力和最小压力的数值之差为多少？
【思路点拨】当小铁块做匀速圆周运动时，小铁块转动至最低点
是（
）
A．若三物均未滑动，C物向心加速度最大
B．若三物均未滑动，B物受摩擦力最大
C．转速增加，A物比B物先滑动
D．转速增加，C物先滑动
例7、细绳一端系着质量M=0.6千克的物体，静止在水 平面，另一端通过光滑小孔吊着质量m=0.3千克的物体， M与圆孔距离为0.2米，并知M和水平面的最大静摩擦力 为2牛，现使此平面绕中心轴线转动，问角速度在什 么范围m会处于静止状态？(g取10米/秒2)
M O
r
m
解：当具有最小值时，M有向圆心运动 趋势，故水平面对M的摩擦力方向和指向圆心
方向相反，且等于最大静摩擦力2牛。
M rO
隔离M有：T fm M12r
m
解得： 2.9(rad / s)
当具有最大值时，M有离开圆心趋势，水平面对M摩擦力方向指向圆心， 大小也为2牛。
隔离M有：T
fm
M
2 2
则（
）
gLA.v的最小值为
B.v若增大，向心力也增大
C.当v由gL 逐渐增大时，杆对球的弹力也增大
D.当v由0逐渐增大时，杆对球的弹力先减小后增大
例2、杂技演员表演“水流星”，使装有水的瓶子在
竖直平面内做半径为0.9 m的圆周运动，若瓶内盛有100
g水，瓶的质量为400 g，当瓶运动到最高点时，瓶口向
（2）绳子绷直的瞬间，质点的法向 速度V2变为0，此后质点以切向速度V1