2011 物理题中的临界条件.pptVIP

* * 物理题中的临界问题 首钢矿业一中 信丽珍 处于临界状态时存在的独特的物理关系，叫做临界条件。遇到处于临界情况下的物理问题，重点和难点都是确定临界条件。 一、做直线运动的物体“达到最大速度”的临界条件 1、物体先加速后减速，在加速和减速的转折点物体达到最大速度；在转折点加速度为零，所以此时合外力是零。 做直线运动的物体达到最大速度的两种可能情况： 2、物体先做加速运动，加速度于运动方向相同且逐渐减小，加速度为零时，达到最大速度改作匀速运动。刚到达到最大速度是合外力开始是零。 作直线运动的物体达到最大速度的临界条件是物体所受的合外力为零 例1：如图所示，一个质量为m的物体固定在劲度系数为k的轻弹簧的右端，轻弹簧的左端固定在竖直墙上，水平向左的外力推物体把弹簧压缩，使弹簧长度被压缩了b，已知弹簧被拉长（或压缩）x时的弹性 势能的大小为 ，求在下述两种情况下，撤去外力后物体能够达到的最大速度。(1)地面光滑(2)物体与地面的动摩擦因数为μ (1) (2) 例2 ：如图所示，一个U型导体框架，宽度L=1.0m，其所在平面于水平面夹角α=300，其电阻可以忽略不计。设匀强磁场与U型框架的平面垂直，磁感应强度B=0.20T。今有一直导体棒ab跨放在U型框架上，并且能无摩擦的滑动，其质量m=0.20kg,其有效电阻R=0.10Ω,求(1)导体ab下滑的最大速度(2)达到最大速度时，在ab棒上释放的电功率 （1） （2） 二、刚好运动到某一点的临界条件 物体到该位置时的速度恰好为零 例1：如图所示，两个金属板水平放置，两板间距离d=2.0cm，并分别以一直流电源的两极相连接，上面的金属板中心有一小孔。带电油滴的质量m=4.0×10-10kg,带电量的大小q=8.0×10-13C，油滴从A点自由下落高度h=0.40m后进入平行金属板之间，刚好到达下极板。g=10m/s2,问油滴带正电还是带负电？两极板间的电势差多大？ 例2 ：如图所示，挡板MN右侧存在着以MN为左边界的有界力场,质点从孔A向右射入力场中，在力场中质点加速度大小恒为a，方向向左，经过时间T后，由于力场中力的方向改变，质点的加速度大小不变而方向变为向右。试讨论射入力场的初速度v多大时，质点可以回到A孔，并离开力场。 临界速度 质点射入力场的初速度小于临界速度，就能够回到A孔，并离开力场 三、刚好通过圆周最高点的临界条件 绳端小球刚好通过最高点的临界条件是小球通过最高点的速度为 杆端小球通过刚好通过最高点的临界条件是小球运动到最高点的速度为零 例1:如图所示，长度为L的轻绳的一端系在天花板上的O点，另一端系一个质量为m的小球，将小球拉至水平位置无初速度释放。在O点正下方的P点定一个很细的钉子。小球摆到竖直位置时，绳碰到钉之后将沿半径较小的圆弧运动。为使小球能绕钉做完整的圆周运动，P与O点的最小距离是多少？ 0.6L 例2：如图所示，abc是光滑轨道，其中，ab部分是水平的，bc部分是与ab部分相切的位于竖直平面内的半圆，半径R=0.30m，质量m=0.20kg的小球A静止在轨道上，另一个质量为M=0.60kg、速度v0=5.5m/s的小球B与小球正碰。已知相碰后小球A经过半圆的最高点c落到轨道上距b为 处,g=10m/s2,求(1)碰撞结束后，小球A和B的大小(2)试论证小球B是否能沿半圆轨道到达c点 B不能到达c 四、刚好滑出（不滑出）小车的临界条件 物体滑到车的一端时与车的速度相等 例1：如图所示，一质量为M、长为L的长木板B放在光滑水平地面上，在其右端放一质量为m的小木块A，mM。现以地面为参考系给A、B以大小相等、方向相反的初速度v0，使A开始向左运动、B开始向右运动，最后A刚好没有滑离B板。求(1)它们最后速度的大小和方向(2)小木块A向左运动到达的最远处离出发点的距离（从地面上看）。 方向向右 五、两个物体刚好分离的临界条件 1、运动物体与静止物体分离的临界条件是它们仍然接触，但它们之间的弹力为零。 例1：如图所示，将倾角为θ的足够长的光滑斜面放置在一个范围足够大的磁感应强度为B、磁场方向垂直纸面向里的匀强磁场中，一个质量m，带电量为-q的带电物体置于斜面上由静止开始下滑，求物体在斜面上滑行的距离。 2、原来一起运动的两个物体分离： 两个物体一起运动时，它们具有相同的速度和加速度，后来加速度不同了，速度也随之不同了，它们才会分离。它们刚好分离时，一定是它们速度和加速度相同的最后时刻。所以，它们分离的临界条件是弹力为零、速度和加速度相等。 例2：如图所示。在水平面的左端立着一堵竖直的墙A，把一根劲度系数为k的弹簧的左端固定在墙上，在弹簧的右端系一个质量为m的物体1。紧靠着1放置一个质量也是m的物体2，两个物体与水平地面的动摩擦因