高考物理二轮复习 两物体分离的临界问题 课件.ppt

两物体分离的临界问题 当物体由一种物理状态变为另一种物理状态时 可能存在一个过渡的转折点 这时物体所处的状态通常称为临界状态 与之相关的物理条件则称为临界条件 解答临界问题的关键是找临界条件 一 临界问题 许多临界问题 题干中常用 恰好 最大 至少 不相撞 恰脱离 等词语对临界状态给出了明确的暗示 审题时 一定要抓住这些特定的词语发掘其内含规律 找出临界条件 二 两类典型例题 一 与地面或与固定档板分离 二 处于变速运动状态的两物体分离 例1 如图 足够高得水平桌面上静置有大小可忽略的a b两小物块 他们的质量分别为ma和mb 并分别带有 qa和 qb的电荷量 两物体间由劲度系数为k的绝缘轻弹簧相连 另有一不可伸长的轻绳绕过轻滑轮 一端与b相连 另一端连一轻挂钩 整个装置处于场强为e 水平向左的匀强电场中 已知a b所带电荷量始终保持不变 且在以后运动过程中b不会碰到滑轮 不计一切摩擦及a b间的库仑力 则 1 若在挂钩上挂一质量为m的物体c并从静止状态释放 可使a对挡板p的压力恰变为零 但不 会离开p 求c下降的最大距离 2 若c的质量改为2m 则当a刚离开挡板p时 b的速度为多大 故c下降的最大距离为 h x1 x2 由 式解得 解析 1 开始时弹簧压缩量为x1 当a离开档板时弹簧伸长量为x2 对a由可得 对b由平衡条件 可得 解析 由 式解得当a刚离开挡板p时 b的速度为 2 由能量守恒定律知 当c质量为m时 mgh qbeh e弹 当c质量为2m时 2mgh qbeh e弹 2m mb v2 2 1 c下降的最大距离为 一 与地面或与固定档板分离 某物体与地面或与固定档板相接触 开始该物体是处于静止状态 与地面或与固定档板间有弹力作用 但分离时相互作用的弹力消失 该物体即将失去平衡状态而与地面或与固定档板分离 类题1 05年 全国 卷 如图 质量为m1的物体a经一轻质弹簧与下方地面上的质量为m2的物体b相连 弹簧的劲度系数为k a b都处于静止状态 一条不可伸长的轻绳绕过轻滑轮 一端连物体a 另一端连一轻挂钩 开始时各段绳都处于伸直状态 a上方的一段绳沿竖直方向 现在挂钩上升一质量为m3的物体c并从静止状态释放 已 知它恰好能使b离开地面但不继续上升 若将c换成另一个质量为m1 m3的物体d 仍从上述初始位置由静止状态释放 则这次b刚离地时d的速度的大小是多少 已知重力加速度为g 类题2 如图 a b两个矩形木块用轻弹簧相接静止在水平地面上 弹簧的劲度系数为k 木块a和木块b的质量均为m 1 若用力将木块a缓慢地竖直向上提起 木块a向上提起多大高度时 木块b将离开水平地面 2 若弹簧的劲度系数k是未知的 将一物块c从a的正上方某位置处无初速释放与a相碰后 立即粘在一起 不再分离 向下运动 它们到达最低点后又向上运动 已知c的质量为m时 把它从距a高h处释放 则最终能使b刚好要离开地面 若c的质量为m 2 要使b始终不离开地面 则释放时 c距a的高度h不能超过多少 类题3 2005年全国理综 卷 如图所示 在倾角为 的光滑斜面上有两个用轻质弹簧相连接的物块a b 它们的质量分别为ma mb 弹簧的劲度系数为k c为一固定挡板 系统处一静止状态 现开始用一恒力f沿斜面方向拉物块a使之向上运动 求物块b刚要离开c时物块a的加速度a和从开始到此时物块a的位移d 重力加速度为g f 二 两类典型例题 一 与地面或与固定档板分离 二 处于变速运动状态的两物体分离 例2 如图 均可视为质点的三个物体a b c在倾角为30 的光滑斜面上 a与b紧靠在一起 c紧靠在固定档板上 质量分别为ma 0 43kg mb 0 20kg mc 0 50kg 其中a不带电 b c的电量分别为qb 2 0 10 5c qc 7 0 10 5c且保持不变 开始时三个物体皆能保持静止 现给a施加一平行于斜面向上的力f 使a作加速度a 2 0m s2的匀加速直线运动 经过时间t 力f变为恒力 已知静电力常量k 9 0 109n m2 c2 g 10m s2 求时间t 开始a b整体静止时 设a b与c相距为l1 则 施加外力f后 假设a单独沿斜面向上加速运动 则f应为恒力 故a b先一起沿斜面向上做匀加速直线运动 只有分离时 f才变为恒力 分离瞬时 a b加速度仍相等 设a b与c相距为l2 则 故t 1s 解析 l1 2m l2 3m 由 这类问题两物体相接触 开始两物体一起以相同加速度运动 但两物体即将分离时相互作用的弹力消失 其中某物体由于所受合力改变而使其加速度发生变化 因两物体加速度不同导致两物体发生分离 二 处于变速运动状态的两物体分离 类题5 如下图所示 一根劲度系数为k 质量不计的弹簧 上端固定 下端系一质量为m的物体 有一水平板将物体托住 并使弹簧处于自然长度 现让木板由静止开始以加速度a a g 匀加速向下运动 求经过多长时间木板开始与物体分离 类题6 如图所示 一个弹簧放在水平地面上 q为与轻弹簧上端连在一起的秤盘 p为一重物 已知p的质量m 10 5kg q的质量m 1 5kg 弹簧的质量不计 劲度系数k 800n m 系统处于静止状态 现给p施加一个方向竖直向上的力f 使它从静止开始向上做匀加速运动 已知在0 2s以后 f为恒力 求 1 力f的最大值与最小值 取g 10m s2 2 写出力f随时间变化的关系式 类题7 如图所示 一竖直轻弹簧下端固定在水平地面上 上端与物体木块b相连 木块a叠放在b上 已知木块a b质量分别为0 60kg和0 40kg 若在木块a上作用一个竖直向下的力f 使a b缓慢向下运动10cm后撤去力f 此时弹簧具有2 0j 的弹性势能 则木块a b分离后木块a竖直向上运动的最大位移hm多大 设弹簧始终在弹性限度内 g 10m s2 在解答两个相互接触的物体分离的问题时 仅利用 物体速度相同