兩物體分離的臨界問題.ppt

兩物體分離的臨界問題,2009高考物理專題復(fù)習(xí),當(dāng)物體由一種物理狀態(tài)變?yōu)榱硪环N物理狀態(tài)時，可能存在一個過渡的轉(zhuǎn)折點，這時物體所處的狀態(tài)通常稱為臨界狀態(tài)，與之相關(guān)的物理條件則稱為臨界條件.解答臨界問題的關(guān)鍵是找臨界條件.,一、臨界問題,許多臨界問題，題干中常用“恰好”、“最大”、“至少”、“不相撞”、“恰脫離”等詞語對臨界狀態(tài)給出了明確的暗示，審題時，一定要抓住這些特定的詞語發(fā)掘其內(nèi)含規(guī)律，找出臨界條件.,二、兩類典型例題,一、與地面或與固定檔板分離,二、處于變速運動狀態(tài)的兩物體分離,【例1】 如圖，足夠高得水平桌面上靜置有大小可忽略的A、B兩小物塊，他們的質(zhì)量分別為mA和mB ，并分別帶有+QA和+QB的電荷量，兩物體間由勁度系數(shù)為k的絕緣輕彈簧相連。另有一不可伸長的輕繩繞過輕滑輪，一端與B相連，另一端連一輕掛鉤，整個裝置處于場強為E、水平向左的勻強電場中。已知A、B所帶電荷量始終保持不變，且在以后運動過程中B不會碰到滑輪。不計一切摩擦及A、B間的庫侖力。則： （1）若在掛鉤上掛一質(zhì)量為M的物體C并從靜止?fàn)顟B(tài)釋放，可使A對擋板P的壓力恰變?yōu)榱?，但?會離開P，求C下降的最大距離； （2）若C的質(zhì)量改為2M，則當(dāng)A剛 離開擋板P時，B的速度為多大？,故C下降的最大距離為：h=x1+x2 由 式解得 ,【解析】,(1)開始時彈簧壓縮量為x1 ,當(dāng)A離開檔板時彈簧伸長量為x2 , 對A由 可得 ,對B由平衡條件： 可得 ,【解析】,由 式解得 當(dāng)A剛離開擋板P時,B的速度為:,(2)由能量守恒定律知,當(dāng)C質(zhì)量為M時：,Mgh=QBEh+E彈 ,當(dāng)C質(zhì)量為2M 時：,2Mgh=QBEh+E彈+(2M+mB)V2/2 ,(1) C下降的最大距離為： ,一、與地面或與固定檔板分離,某物體與地面或與固定檔板相接觸，開始該物體是處于靜止?fàn)顟B(tài)，與地面或與固定檔板間有彈力作用，但分離時相互作用的彈力消失，該物體即將失去平衡狀態(tài)而與地面或與固定檔板分離。,類題1：（05年，全國卷）如圖，質(zhì)量為m1的物體A經(jīng) 一輕質(zhì)彈簧與下方地面上的質(zhì)量為m2的物體B相連，彈簧的勁度系數(shù)為k，A、B都處于靜止?fàn)顟B(tài)。一條不可伸長的輕繩繞過 輕滑輪，一端連物體A，另一端連一輕掛鉤。開始時各段繩都 處于伸直狀態(tài)，A上方的一段繩沿豎直方向?，F(xiàn)在掛鉤上升一質(zhì)量為m3的物體C并從靜止?fàn)顟B(tài)釋放，已,知它恰好能使B離開地面但不繼續(xù)上升。若將C換成另一個質(zhì)量為m1+m3的物體D，仍從上述初始位置由靜止?fàn)顟B(tài)釋放，則這次B剛離地時D的速度的大小是多少？已知重力加速度為g.,類題2:如圖，A、B兩個矩形木塊用輕彈簧相接靜止在水平地面上，彈簧的勁度系數(shù)為k，木塊A 和木塊B 的質(zhì)量均為m (1)若用力將木塊A緩慢地豎直向上提起，木塊A 向上提起多大高度時，木塊B 將離開水平地面 (2)若彈簧的勁度系數(shù)k是未知的，將一物塊C 從A 的正上方某位置處無初速釋放與A相碰后，立即粘在一起(不再分離)向下運動，它們到達(dá)最低點后又向上運動,已知C 的質(zhì)量為m 時，把它從距A 高H 處釋放，則最終能使B 剛好要離開地面若C的質(zhì)量為m/2，要使B 始終不離開地面，則釋放時，C 距A 的高度h不能超過多少?,類題3：（2005年全國理綜卷）如圖所示，在傾角為的光滑斜面上有兩個用輕質(zhì)彈簧相連接的物塊A、B，它們的質(zhì)量分別為mA、mB，彈簧的勁度系數(shù)為k,C為一固定擋板。系統(tǒng)處一靜止?fàn)顟B(tài)，現(xiàn)開始用一恒力F沿斜面方向拉物塊A使之向上運動，求物塊B剛要離開C時物塊A的加速度a和從開始到此時物塊A的位移d，重力加速度為g。,F,二、兩類典型例題,一、與地面或與固定檔板分離,二、處于變速運動狀態(tài)的兩物體分離,【例2】如圖，均可視為質(zhì)點的三個物體A、B、C在傾角為30的光滑斜面上，A與B緊靠在一起，C緊靠在固定檔板上，質(zhì)量分別為mA0.43kg， mB0.20kg， mC 0.50kg，其中A不帶電，B、C的電量分別為qB2.0105C、 qC7.0105C 且保持不變，開始時三個物體皆能保持靜止?，F(xiàn)給A施加一平行于斜面向上的力F，使A作加速度a=2.0m/s2的勻加速直線運動，經(jīng)過時間t，力F變?yōu)楹懔ΑＲ阎o電力常量k9.0109Nm2/C2，g10m/s2。 求時間t.,開始A、B整體靜止時，設(shè)A、B與C相距為L1，則,施加外力F后，假設(shè)A單獨沿斜面向上加速運動，則F應(yīng)為恒力，故A、B先一起沿斜面向上做勻加速直線運動，只有分離時，F(xiàn)才變?yōu)楹懔?。分離瞬時，A、B加速度仍相等，設(shè)A、B與C相距為L2，則,故 t1s,【解析】,L12m,L23m,由,這類問題兩物體相接觸，開始兩物體一起以相同加速度運動，但兩物體即將分離時相互作用的彈力消失，其中某物體由于所受合力改變而使其加速度發(fā)生變化，因兩物體加速度不同導(dǎo)致兩物體發(fā)生分離。,二、處于變速運動狀態(tài)的兩物體分離,類題5：如下圖所示，一根勁度系數(shù)為k、質(zhì)量不計的彈簧，上端固定，下端系一質(zhì)量為m的物體，有一水平板將物體托住，并使彈簧處于自然長度，現(xiàn)讓木板由靜止開始以加速度a(ag)勻加速向下運動，求經(jīng)過多長時間木板開始與物體分離？,類題6：如圖所示，一個彈簧放在水平地面上，Q為與輕彈簧上端連在一起的秤盤，P為一重物，已知P的質(zhì)量M10.5kg，Q的質(zhì)量m1.5kg，彈簧的質(zhì)量不計，勁度系數(shù)k800N/m，系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)，現(xiàn)給P施加一個方向豎直向上的力F，使它從靜止開始向上做勻加速運動，已知在0.2s以后，F(xiàn)為恒力，求： (1)力F的最大值與最小值。(取g10m/s2) (2)寫出力F隨時間變化的關(guān)系式。,類題7：如圖所示，一豎直輕彈簧下端固定在水平 地面上，上端與物體木塊B相連，木塊A疊放在B上， 已知木塊A、B質(zhì)量分別為0.60kg和0.40 kg，若在木 塊A上作用一個豎直向下的力F，使A、B緩慢向下運動 10cm后撤去力F，此時彈簧具有2.0 J,的彈性勢能。則木塊A、B分離后木塊A 豎直向上運動的最大位移Hm多大?（設(shè) 彈簧始終在彈性限度內(nèi)，g=10 m/s2）.,在解答兩個相互接觸的物體分離的問題時，僅利用“物體速度相同”的條件