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年高考物理两物体分离的临界问题专题复习

两物体分离的临界问题 2009高考物理专题复习   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 ③ 由① ~③式解得 ④ 【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 ② 对B由平衡条件: 可得 ① 【解析】 由④ ~ ⑥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 ⑤ 当C质量为2M 时: 2Mgh=QBEh+⊿E弹+(2M+mB)V2/2 ⑥ (1) C下降的最大距离为: ④ 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Ⅰ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? C θ A B 类题3:(2005年全国理综Ⅲ卷)如图所示,在倾角为θ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30o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

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