第15講 臨界和守恒問(wèn)(學(xué)生版)

1、洋涇中學(xué)高三物理第二輪復(fù)習(xí)專題講座1第15講臨界和守恒問(wèn)題臨界和守恒問(wèn)題一、臨界問(wèn)題的種類一、臨界問(wèn)題的種類臨界問(wèn)題是指在一種運(yùn)動(dòng)形式(或者過(guò)程、或者狀態(tài))轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N運(yùn)動(dòng)形式(過(guò)程、狀態(tài))時(shí)，存在著分界限的現(xiàn)象，主要的種類有：1.轉(zhuǎn)變型臨界問(wèn)題——所謂“轉(zhuǎn)變”，指運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變，如由平衡狀態(tài)變?yōu)榉瞧胶鉅顟B(tài)等。2.條件型臨界問(wèn)題——某些臨界問(wèn)題，必須具備一定的臨界條件才能發(fā)生。如豎直平面內(nèi)圓周運(yùn)動(dòng)最高點(diǎn)有速度的大小要求等。3.極值型臨界問(wèn)

2、題——有些臨界問(wèn)題產(chǎn)生和轉(zhuǎn)化的條件是某些物理量達(dá)到極值。例1如圖所示，兩端開口的細(xì)長(zhǎng)玻璃管中上方有一段水銀柱，下端插入水銀槽中。今把管緩慢向上提起，在管下端未出水銀槽前，高度H將()A、先變大后變小至零B、先變小后變大C、先不變后變小至零D、先不變后變大例2質(zhì)量m=2.0kg的小鐵塊靜止于水平軌道的A端，質(zhì)量M=4.0kg的導(dǎo)軌及支架ABCD形狀及尺寸如圖所示，它只能繞通過(guò)支架D點(diǎn)的垂直于紙面的水平軸轉(zhuǎn)動(dòng)，其重心在O點(diǎn)，若用細(xì)線沿導(dǎo)軌拉

3、動(dòng)鐵塊，且拉力F=12N，鐵塊和導(dǎo)軌之間的摩擦系數(shù)μ=0.50。求從鐵塊運(yùn)動(dòng)時(shí)起，導(dǎo)軌及支架能保持靜止的最長(zhǎng)時(shí)間是多少。(取g=10ms2)例3用細(xì)繩拴著質(zhì)量為m的重物，從深為H的井底提起并作直線運(yùn)動(dòng)，重物到井口時(shí)的速度恰為零，已知細(xì)繩的最大承受力為T，則用此細(xì)繩提升重物到井口的最短作用時(shí)間為多少？例4如圖所示，有一細(xì)絕緣棒，它可繞固定軸O在豎直平面內(nèi)自由轉(zhuǎn)動(dòng)，棒長(zhǎng)為2r，質(zhì)量不計(jì)。細(xì)棒兩端各裝一個(gè)小球A和B，mA=2mB=2m，A球不

4、帶電，B球帶q電量，整個(gè)裝置處于豎直向上的勻強(qiáng)電場(chǎng)E中，不計(jì)一切阻力，問(wèn)：(1)把細(xì)棒由水平位置靜止釋放，棒轉(zhuǎn)至豎直位置時(shí)，A球速度多大(2)把細(xì)棒由水平位置釋放，棒能不斷地繞O軸轉(zhuǎn)動(dòng)的條件是什么例5如圖為光滑絕緣水平的直線軌道，在軌道的豎直平面內(nèi)加一個(gè)斜向上方的勻強(qiáng)電場(chǎng)，有一質(zhì)量為1.0102kg、帶電量為1.0104C的可視為質(zhì)點(diǎn)的物塊，從軌道上的A點(diǎn)無(wú)初速度釋放，沿直線運(yùn)動(dòng)0.20m到達(dá)軌道上的B點(diǎn)，此時(shí)速度為2.0ms(g取10

5、ms2)。求：(1)A、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差UAB；(2)場(chǎng)強(qiáng)大小可能的取值范圍。例6如圖所示，磁流體動(dòng)力泵的矩形槽左、右兩側(cè)壁是導(dǎo)電極板，前后兩壁是洋涇中學(xué)高三物理第二輪復(fù)習(xí)專題講座3圖中標(biāo)出，單位均為cm，玻璃管的上端有一活塞，管內(nèi)封閉了兩段長(zhǎng)度均為30cm的空氣柱A和B，外界大氣壓強(qiáng)為75cmHg?，F(xiàn)向上緩慢提升活塞，問(wèn)：(1)活塞至少向上提升多少距離可使A空氣柱的體積達(dá)到最大？(2)這時(shí)A、B兩部分空氣柱的體積之比為多大？三、守恒問(wèn)

6、題三、守恒問(wèn)題守恒法：利用系統(tǒng)總量不變特性解決問(wèn)題的方法。常見(jiàn)問(wèn)題分為三類：一類直接應(yīng)用守恒定律和守恒規(guī)律，如機(jī)械能守恒定律，電荷守恒定律等。另一類是總結(jié)歸納出具有某種守恒特點(diǎn)的問(wèn)題，如熱學(xué)中的熱平衡問(wèn)題，總能量不變，氣態(tài)方程中的質(zhì)量守恒等。還有一類是某些物理量的某一個(gè)狀態(tài)不變，如速度不能突變，電荷經(jīng)過(guò)等勢(shì)面上兩點(diǎn)電勢(shì)能不變等。例13如圖所示，水平放置的光滑玻璃管絕緣性能良好，內(nèi)有兩個(gè)完全相同的導(dǎo)體小球A、B，分別帶電9Q和Q，將兩球靜

7、止釋放，剛釋放時(shí)兩球加速度大小為a0，當(dāng)兩球距離又恢復(fù)到釋放時(shí)的距離時(shí)，兩球加速度大小為a，則a0：a=_____。例14如圖所示，質(zhì)量為m、帶正電q的小球從水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)中的O點(diǎn)以初速度v拋出，初速度方向與豎直線夾θ角，當(dāng)小球運(yùn)動(dòng)到軌跡的最高點(diǎn)P處時(shí)，其速度大小仍為v，則P點(diǎn)必在O點(diǎn)的()A、正上方B、左上方C、右上方D、上述三種都有可能例15（多選）已知核反應(yīng)的反應(yīng)物和生成物，平衡核反應(yīng)方程時(shí)應(yīng)遵循的原則有()A、質(zhì)子數(shù)守恒B、

8、中子數(shù)守恒C、電荷數(shù)守恒D、質(zhì)量數(shù)守恒例16如圖所示，在水平固定的光滑平板上，有一質(zhì)量為M的質(zhì)點(diǎn)P，與穿過(guò)中央小孔H的輕繩一端連著，平板與小孔是光滑的，用手拉著繩子下端，使質(zhì)點(diǎn)做半徑為a、角速度為ω1的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，若突然釋放繩子一小段時(shí)間，求質(zhì)點(diǎn)由半徑a到b所需的時(shí)間及質(zhì)點(diǎn)在半徑為b的圓周上運(yùn)動(dòng)的角速度。例17如圖所示，一個(gè)質(zhì)量為M的球A，置于光滑的墻壁和光滑的傾角為300質(zhì)量為m的斜面體B之間，斜面體放在光滑平面上，開始時(shí)斜面體左端