考点17 平抛运动、圆周运动热点问题分析（核心考点精讲精练）-备战2024年高考物理一轮复习考点帮（新高考专用）

考点17 平抛运动 圆周运动热点问题分析 1. 3年真题考点分布 题型 选择题 高考考点 水平面内有关摩擦力的临界极值问题；水平面内有关弹力的临界极值问题；竖直面内的绳模型；竖直面内的杆模型；平抛运动和圆周运动的综合问题 新高考 2023 全国甲卷17题、上海卷14题、湖北卷14题、湖南卷8题 2022 福建卷12题、辽宁卷13题、河北卷10题、上海卷6题、北京卷8题、山东卷8题、甲卷14题 2021 广东4题、全国甲卷15题、河北卷14题、北京10题、湖北15题、湖南14题、北京卷17题 2. 命题规律及备考策略 【命题规律】近3年新高考卷对于运动的描述考查共计18次，主要考查： 1. 水平面内有关摩擦力的临界问题的机制问题； 2. 水平面内有关弹力的临界机制问题； 3. 竖直面内的轻绳模型； 4. 竖直面内的轻杆模型； 5. 圆周运动和平抛运动结合的综合问题； 【备考策略】熟练掌握物体在水平面内的受力情况，分析摩擦力的变化过程，寻找解决临界问题的方法；熟练掌握物体在做圆周运动时的弹力变化情况，不论时绳模型、杆模型还是接触类模型，体会其受力的变化过程，寻找解决问题的办法；分清楚在竖直面内的轻绳模型和情感模型的区别，熟悉常见的几种模型的变化，熟练判别模型的种类；理解和掌握平抛运动和圆周运动的基本规律和特点，并能将不同的知识熟练运用。 【命题预测】平抛运动、圆周运动的热点问题分析是近几年来高考的必考题型之一，常与汽车与火车转弯、汽车过拱桥和过凹坑，游乐场的旋转木马、赛车飞跃、以及在竖直面内的轻绳和轻杆模型等与生活实际相关的题型出现在高考题中，分析讨论其临界的问题，2024年考生需要引起重视，在游乐场游玩时，也别忘了体会理解物理知识，这对解题是有很大的帮助的。 考法1 水平面内圆周运动问题的临界问题 1．与摩擦力有关的临界极值问题 物体间恰好不发生相对滑动的临界条件是物体间恰好达到最大静摩擦力． （1）如果只是摩擦力提供向心力，则最大静摩擦力Fm＝，静摩擦力的方向一定指向圆心． （2）如果除摩擦力以外还有其他力，如绳两端连接物体随水平面转动，其中一个物体存在一个恰不向内滑动的临界条件和一个恰不向外滑动的临界条件，分别为静摩擦力达到最大且静摩擦力的方向沿半径背离圆心和沿半径指向圆心． 2．与弹力有关的临界极值问题 （1）压力、支持力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其上无弹力或绳上拉力恰好为最大承受力． 【典例1】（2023·湖南·模拟预测）如图所示，质量均为m的两个物块A和B左右中心开有小孔穿在粗糙的细杆CD上，细杆绕过O点的竖直轴在水平面内匀速转动，A、B之间用轻质细线相连，物块中心与圆心距离分别为，与细杆间的动摩擦因数μ相同，当细杆转速缓慢加快到两物块刚好要发生滑动时，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则下列说法正确的是（重力加速度为g）（　　） A．此时细线张力为 B．此时A所受摩擦力方向沿半径指向O C．此时细杆的角速度为 D．此时烧断细线，A仍相对细杆静止，B将做离心运动 【典例2】（2023·山东泰安·统考二模）如图所示，竖直平面内的光滑金属细圆环半径为R，质量为m的带孔小球穿于环上，同时有一长为R的轻杆一端固定于球上，另一端通过光滑的铰链固定于圆环最低点，当圆环以角速度绕竖直直径转动时，轻杆对小球的作用力大小和方向为（　　） A．沿杆向上 B．沿杆向下 C．沿杆向上 D．沿杆向下 1．（2023·山东青岛·统考一模）如图，质量分别为m、2m、3m的物块a、b、c，放置在水平圆盘上随圆盘一起以角速度匀速转动，其中物块a、b叠放在一起。图中各接触面间的动摩擦因数均为，a、b和c与转轴的距离分别为r和1.5r。下列说法正确的是（    ） A．b对a的摩擦力为 B．圆盘对b的摩擦力为 C．圆盘的角速度满足 D．圆盘的角速度满足 2．（2023·山东·模拟预测）如图所示的离心装置中，轻质弹簧一端固定在杆的O点，另一端与一质量为M的方形中空物块A连接，弹簧和物块A均套在光滑竖直方形轻杆OC上，长为L的轻杆OB一端通过铰链连在O点（轻杆可在竖直面内转动），另一端固定一质量为m的小球B，物块A与小球B之间用长为L的轻质细线连接，物块A、小球B和弹簧均能随竖直轻杆OC一起绕过O点的竖直转轴转动。装置静止时，轻质细线AB绷紧，细杆OB与水平方向的夹角为，现将装置由静止缓慢加速转动，当转速稳定时，细杆与水平方向的夹角减小到，细杆中的力恰好减小到零，重力加速度为g，取，，求： （1）细杆与水平方向的夹角减小到时的转速； （2）弹簧的劲度系数。 考法2 竖直面内圆周运动的临界问题 1．竖直面内圆周运动两类模型 一是无支撑(如球与绳连接、沿内轨道运动的过山车等)，称为“轻绳模