高中物理的临界问题

高中物理临界问题一、引言在学习物理过程中，我们经常会遇到一些与临界有关的问题。

临界问题是物理学中一个重要的概念，涉及到许多领域，如光学、核物理等。

本文将以高中物理临界问题为主题，对其进行深入探讨。

二、光的临界角在光学中，我们经常会遇到光的临界角问题。

所谓临界角，是指光线从一种介质射入另一种介质时，使得折射角等于90度的角度。

当光线以大于临界角的角度射入另一种介质时，光线将无法通过，而发生全反射现象。

光的临界角与介质的折射率有关。

根据折射定律，光线从一种介质射入另一种介质时，入射角、折射角和两种介质的折射率之间存在一定的关系。

当入射角等于临界角时，折射角为90度，此时光线无法通过，发生全反射现象。

三、临界角的应用光的临界角在生活中有着广泛的应用。

其中一个典型的例子是光纤通信。

光纤是一种能够将光信号传输的纤维材料。

当光线从光纤的一端射入时，会发生全反射现象，使得光信号可以沿着光纤传输。

而临界角决定了光线能否有效地传输，因此光纤的设计和制造需要考虑到临界角的影响。

另一个常见的应用是显微镜。

显微镜通过聚焦光线进行放大观察，而临界角决定了显微镜的分辨率。

当光线以大于临界角的角度射入样本时，无法通过样本进行放大观察，因此临界角对显微镜的性能有着重要的影响。

四、核反应临界问题除了光学中的临界问题，核物理中也存在临界问题。

核反应临界问题是指在核反应过程中，当裂变产物的中子数和吸收中子的核数之间的比例达到一定临界值时，核链式反应才能持续进行。

在核反应堆中，通过控制中子的数量和速度，可以实现核反应的控制。

核反应临界问题的解决对于核能的利用具有重要意义。

合理地控制核反应的临界条件，可以实现核能的稳定释放，为人类提供清洁、高效的能源。

同时，核反应临界问题也是核电站安全运行的关键之一，需要科学家和工程师们的精心设计和严格控制。

五、总结高中物理临界问题是物理学中一个重要的概念，涉及到光学和核物理等多个领域。

光的临界角和核反应临界问题都是临界问题的典型例子。

专题强化动力学中的临界问题[学习目标] 1.掌握动力学临界、极值问题的分析方法，会分析几种典型临界问题的临界条件(重难点)。

2.进一步熟练应用牛顿第二定律解决实际问题(重点)。

临界状态是某种物理现象(或物理状态)刚好要发生或刚好不发生的转折状态，有关的物理量将发生突变，相应的物理量的值为临界值。

一、接触与脱离的临界问题接触与脱离的临界条件(1)加速度相同。

(2)相互作用力F N＝0。

例1如图所示，细线的一端固定在倾角为45°的光滑楔形滑块A的顶端P处，细线的另一端拴一质量为m的小球(重力加速度为g)。

(1)当滑块A以多大的加速度向左运动时，小球对滑块的压力刚好等于零？(2)当滑块以2g的加速度向左运动时，细线上的拉力为多大？(不计空气阻力)答案(1)g(2)5mg解析(1)由牛顿第三定律知，小球对滑块压力刚好为零时，滑块对小球支持力也为零。

此时，滑块和小球的加速度仍相同，当F N＝0时，小球受重力和拉力作用，如图甲所示，F合＝mgtan 45°＝g。

由牛顿第二定律得F合＝ma，则a＝gtan 45°所以此时滑块的加速度a块＝g。

(2)当滑块加速度大于g时，小球将“飘”离滑块，只受细线的拉力和小球的重力的作用，如图乙所示，设细线与水平方向夹角为α，此时对小球受力分析，由牛顿第二定律得F T′cos α＝ma′，F T′sin α＝mg，解得F T′＝5mg。

例2 如图，A 、B 两个物体相互接触，但并不黏合，放置在水平面上，水平面与物体间的摩擦力可忽略，两物体的质量分别为m A ＝4 kg ，m B ＝6 kg 。

从t ＝0开始，推力F A 和拉力F B 分别作用于A 、B 上，F A 、F B 随时间的变化规律为F A ＝(8－2t )N ，F B ＝(2＋2t )N 。

(1)两物体何时分离？(2)求物体B 在1 s 时和5 s 时运动的加速度大小？ 答案 (1)2 s (2)1 m/s 2 2 m/s 2解析 (1)设两物体在t 1时刻恰好分离(即相互作用的弹力为0)，此时二者的加速度仍相同，由牛顿第二定律得F A m A ＝F Bm B，代入数据解得t 1＝2 s 。

高中物理临界问题解题技巧类解临界问题是物理现象中的常见现象。

所谓临界状态就是物理现象从一种状态变化成另一种状态的中间过程，临界状态通常具有以下特点：瞬时性、突变性、关联性、极值性等。

临界状态往往隐藏着关键性的隐含条件，是解题的切入口，在物理解题中起举足轻重的作用。

求解临界问题通常有如下方法：极限法、假设法、数学分析法（包括解析法、几何分析法等）、图象法等。

极限法：在题目中如出现“最大”、“最小”、“刚好”、“要使”等词语时，一般隐含着临界问题。

处理问题时，一般把物理问题（或过程）设想为临界状态，从而使隐藏着的条件暴露出来，达到求解的目的。

假设法：有些物理过程中没有明显出现临界问题的线索，但在变化过程中可能出现临界问题，解决办法是采用假设法，把物理过程按变化的方向作进一步的外推，从而判断可能出现的情况。

数学分析法；是一种很理性的分析方式，把物理现象转化成数学语言，用数学工具加以推导，从而求出临界问题，用这种分析方法一定要注意理论分析与物理实际紧密联系起来，切忌纯数学理论分析。

图象法：将物理过程的变化规律反映到物理图象中，通过图象分析求出临界问题。

下面列举的是高中物理各知识系统中典型的临界问题。

一、运动学中的临界问题例1、一列客车以速度v 1前进，司机发现前方在同一轨道上有一列货车正在以速度v 2匀速前进，且v1v 2，货车车尾与客车车头相距s 0，客车立即刹车做匀减速运动，而货车仍保持匀速运动。

求客车的加速度a 符合什么条件两车才不会撞上？分析：这一类问题一般用数学方法（解析法）来求解。

若要客车不撞上货车，则要求客车尽可能快地减速，当客车的速度减小到与货车速度相等时两车相对静止，若以后客车继续减速，则两车的距离又会增大；若以后客车速度不变，则两车将一直保持相对静止。

可见，两车恰好相碰时速度相等是临界状态，即两车不相碰的条件是：两车速度相等时两车的位移之差△S ≤S 0。

下面用两种方法求解。

解法一：以客车开始刹车时两车所在位置分别为两车各自位移的起点，则，客车：21112s v t at =-，货车：22s v t =， 两车不相撞的条件：21,v v at =-120s s s -≤。

高中物理临界问题引言：高中物理中，临界问题是一个重要的概念，它涉及到电流、温度、速度等多个领域。

临界问题在物理学的研究中有着广泛的应用，对于理解和解决实际问题具有重要意义。

本文将围绕高中物理临界问题展开讨论，介绍其基本概念和相关应用。

一、临界问题的基本概念临界问题是指在某种条件下，系统的一些物理性质会发生剧变或突变的问题。

具体而言，临界问题可以分为电流临界、温度临界和速度临界等。

在临界点上，系统的某个物理量会发生突变，从而导致系统的性质发生改变。

1.1 电流临界问题电流临界是指在电路中，当电流达到一定数值时，电路中的元器件或电源会发生突变或破坏，从而导致电路的性质发生改变。

举个例子，当我们连接一个电阻到电路中时，如果电流超过了电阻的最大承受电流，电阻就会发热并可能烧坏。

1.2 温度临界问题温度临界是指在物质的温度达到某个特定值时，物质的性质会发生剧变。

例如，当我们加热水至100摄氏度时，水的状态会发生改变，从液态变为气态，这是水的临界温度。

1.3 速度临界问题速度临界是指在物体运动中，当速度达到某一特定值时，物体的性质会发生剧变。

例如，当我们抛出一个物体时，物体的速度达到一定值时，会克服空气的阻力，进入自由落体状态，这是速度临界的一个实例。

二、临界问题的应用临界问题在物理学的研究和实际应用中具有重要意义，下面将分别介绍电流临界、温度临界和速度临界的应用。

2.1 电流临界的应用电流临界在电路设计和电器安全方面有着重要的应用。

例如，在电路设计中，我们需要根据电子元器件的电流承受能力来选择合适的元器件，以避免电路发生过载或短路的现象。

在电器安全方面，了解电器的电流临界值可以帮助我们正确使用和维护电器设备，避免因电流过大导致的安全事故。

2.2 温度临界的应用温度临界在材料科学和物理实验中有着广泛的应用。

例如，在材料科学中，了解材料的临界温度可以帮助我们选择合适的材料用于不同的环境和工艺要求。

在物理实验中，控制温度临界可以使实验结果更加准确和可靠，避免温度对实验结果的影响。

【高中物理】高考物理的八种“临界情况”相信很多同学都有这样的经验，在做题时，看不出这是临界情况，头脑一热，就走到别的路上了，结果兵败滑铁卢!一、刚好不相撞两物体最终速度成正比或者碰触时速度成正比。

二、刚好不分离两物体仍然碰触、弹力为零，且速度和加速度成正比。

三、刚好不滑动1.旋钮上“物体刚好出现滑动”：向心力为最小静摩擦力。

2.斜面上物体刚好不上(下)滑：静摩擦力为最大静摩擦力，物体平衡。

3.维持物体恒定在斜面上的最轻水平升力：静摩擦力为最小静摩擦力，物体均衡。

4.拉动物体的最小力：静摩擦力为最大静摩擦力，物体平衡。

四、运动至某一极端边线1.绳端物体刚好通过最高点(等效最高点)：物体运动到最高点时重力(等效重力)等于向心力，速度大小为(gr)1/2[(g?r)1/2].2.杆端物体刚好通过最高点：物体运动至最高点时速度为零。

3.刚好运动到某一点：到达该点时速度为零。

4.物体刚好转弯(滑不出)小车：物体滚至小车一端时与小车速度刚好成正比。

5.粒子刚好飞出(飞不出)两个极板间的匀强电场：粒子沿极板的边缘射出(粒子运动轨迹与极板相切)。

6.粒子刚好飞出来(飞不出)磁场：粒子运动轨迹与磁场边界切线。

五、速度达到最大或最小时：物体所受的合外力为零，即加速度为零1.机车启动过程中速度超过最小匀速高速行驶：牵引力和阻力均衡。

2.导体棒在磁场中做切割运动时达稳定状态：感应电流产生的安培力和其他力的合力平衡。

六、某一量达至很大(大)值1.两个物体距离最近(远)：速度相等。

2.圆形磁场区的半径最轻：磁场区就是以公共弦为直径的圆。

3.使通电导线在倾斜导轨上静止的最小磁感应强度：安培力平行于斜面。

4.沿着圆形磁场区域时间最久：入射点和辐照度点分别为圆形直径两端点。

七、绳的临界问题1.绳刚好被拉直：绳上拉力为零。

2.绳刚好被拉断：绳上的张力等于绳能承受的最大拉力。

3.绳子忽然紧绷：速度变异，沿绳子径向方向的速度减至零。

八、运动的突变1.天车下装设重物水平运动，天车突停：重物从直线运动变为圆周运动，绳拉力减少。

高中物理几种临界问题的分析与探讨高中物理中的临界问题是一类重要且复杂的问题，它们涉及物体在特定条件下从一种状态转变为另一种状态的瞬间。

这类问题通常要求学生具备深厚的物理基础、敏锐的问题分析能力和准确的计算技巧。

以下是对高中物理中几种常见临界问题的分析与探讨：一、平衡物体的临界问题定义：平衡物体的临界问题主要关注物体在即将失去平衡（或达到新的平衡）的瞬间所满足的条件。

特点：物体处于静止或匀速直线运动状态（加速度a=0）。

临界状态通常表现为某些力的突然变化（如弹力、摩擦力等）。

分析方法：受力分析：对物体进行详细的受力分析，找出所有作用在物体上的力。

状态分析：确定物体当前的状态（静止、匀速直线运动）以及即将转变的状态。

寻找临界条件：根据牛顿第二定律（F=ma），当a=0时，合力F 也为零。

因此，需要找出使合力为零的临界条件。

二、动态物体的临界问题定义：动态物体的临界问题涉及物体在加速度即将发生突变的瞬间所满足的条件。

特点：物体具有非零加速度（a≠0）。

临界状态通常表现为加速度的突然变化。

分析方法：运动过程分析：对物体的运动过程进行详细分析，找出加速度即将发生突变的瞬间。

受力分析：在临界状态下对物体进行受力分析，特别是关注那些即将发生变化的力（如弹力、摩擦力等）。

应用牛顿第二定律：根据牛顿第二定律建立方程，并求解出临界条件下的加速度或相关物理量。

三、连接体中的临界问题定义：连接体中的临界问题涉及两个或多个相互连接的物体在特定条件下所表现出的临界现象。

特点：物体间存在相互作用力（如弹力、摩擦力等）。

临界状态通常表现为相互作用力的突然变化或物体间相对运动的开始。

分析方法：整体法与隔离法结合：首先采用整体法分析连接体的整体运动情况；然后采用隔离法分析单个物体的受力情况和运动情况。

寻找临界条件：根据连接体的运动特点和受力情况找出临界条件（如相互作用力达到最大值、物体间相对运动的开始等）。

建立方程求解：根据牛顿第二定律或动量定理等物理规律建立方程并求解出临界条件下的相关物理量。

高中物理临界值问题一、物理中不同的临界情况对应着不同的临界条件，现列表如下：临界情况临界条件速度达到最大值物体所受合力为零刚好不相撞两物体最终速度相等或者接触时速度相等刚好分离两物体仍然接触、弹力为零，原来一起运动的两物体分离时，不只弹力为零且速度和加速度相等粒子刚好飞出（飞不出）两个极板的匀强电场粒子运动轨迹与极板相切粒子刚好飞出（飞不出）磁场粒子运动轨迹与磁场边界相切物体刚好滑出（滑不出）小车物体滑到小车一端时与车的速度刚好相等刚好运动到某一点到达该点时的速度为零绳端物体刚好通过最高点物体运动到最高点时重力等于向心力，速度大小为杆端物体刚好通过最高点物体运动到最高点时速度为零圆形磁场区的半径最小磁场区是以公共弦为直径的圆使通电导线倾斜导轨上静止的最小磁感强度安培力平行于斜面两个物体的距离最近（远）速度相等绳系小球摆动，绳碰到（离开）钉子圆运动半径变化，拉力骤变刚好发生（不发生）全反射入射角等于临界角总之，解决物理临界问题要仔细题目，搞清已知条件，判断出临界状态的条件，才能解决问题。

二、例题分析1．中国女排享誉世界排坛，曾经取得辉煌的成就。

在某次比赛中，我国女排名将冯坤将排球从底线A点的正上方以某一速度水平发出，排球正好擦着球网落在对方底线的B点上，且AB平行于边界CD。

已知网高为h，球场的长度为s，不计空气阻力且排球可看成质点，则排球被发出时，击球点的高度H和水平初速度v分别为( )A．H＝43h B．H＝32h C．v＝s3h3gh D．v＝s4h6gh解析：选AD 由平抛知识可知12gt2＝H，H－h＝12g(t2)2得H＝43h，A正确，B错误。

由vt＝s，得v＝s4h6gh，D正确，C错误。

2．如图所示，小车内有一质量为m的物块，一根弹簧与小车和物块相连，处于压缩状态且在弹性限度内。

弹簧的劲度系数为k，形变量为x，物块和小车之间的动摩擦因数为μ。

设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，运动过程中，物块和小车始终保持相对静止。

动力学中的临界极值问题动力学中极值问题的临界条件和处理方法1．“四种”典型临界条件 (1)接触与脱离的临界条件：两物体相接触或脱离，临界条件是：弹力F N ＝0.(2)相对滑动的临界条件：两物体相接触且处于相对静止时，常存在着静摩擦力，则相对滑动的临界条件是：静摩擦力达到最大值．(3)绳子断裂与松弛的临界条件：绳子所能承受的张力是有限度的，绳子断与不断的临界条件是绳中张力等于它所能承受的最大张力，绳子松弛的临界条件是：F T ＝0.(4)加速度变化时，速度达到最值的临界条件：当加速度变为0时．2．“四种”典型数学方法 (1)三角函数法； (2)根据临界条件列不等式法；(3)利用二次函数的判别式法；(4)极限法． 【练习】1．如图所示，质量均为m 的A 、B 两物体叠放在竖直弹簧上并保持静止，用大小等于mg 的恒力F 向上拉B ，运动距离h 时，B 与A 分离．下列说法正确的是( )A ．B 和A 刚分离时，弹簧长度等于原长 B ．B 和A 刚分离时，它们的加速度为gC ．弹簧的劲度系数等于mg hD ．在B 与A 分离之前，它们做匀加速直线运动2． (多选)如图所示，A 、B 两物块的质量分别为2m 和m ，静止叠放在水平地面上．A 、B 间的动摩擦因数为μ，B 与地面间的动摩擦因数为12μ.最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g .现对A 施加一水平拉力F ，则( )A ．当F <2μmg 时，A 、B 都相对地面静止B ．当F ＝52μmg 时，A的加速度为13μgC ．当F >3μmg 时，A 相对B 滑动D ．无论F 为何值，B 的加速度不会超过12μg3．如图所示，物体A 放在物体B 上，物体B 放在光滑的水平面上，已知m A ＝6 kg ，m B ＝2 kg.A 、B 间动摩擦因数μ＝0.2.A 物体上系一细线，细线能承受的最大拉力是20 N ，水平向右拉细线，下述中正确的是(g 取10 m/s 2)( )A ．当拉力0＜F ＜12 N 时，A 静止不动B ．当拉力F ＞12 N 时，A 相对B 滑动C ．当拉力F ＝16 N 时，B 受到A 的摩擦力等于4 ND ．在细线可以承受的范围内，无论拉力F 多大，A 相对B 始终静止 4．如图所示，一质量m ＝0.4 kg 的小物块，以v 0＝2 m/s的初速度，在与斜面成某一夹角的拉力F 作用下，沿斜面向上做匀加速运动，经t ＝2 s 的时间物块由A 点运动到B 点，A 、B 之间的距离L ＝10 m ．已知斜面倾角θ＝30°，物块与斜面之间的动摩擦因数μ＝33.重力加速度g 取10 m/s 2.(1)求物块加速度的大小及到达B 点时速度的大小． (2)拉力F 与斜面夹角多大时，拉力F 最小？拉力F 的最小值是多少？“传送带模型”问题分析传送带问题的三步走1．初始时刻，根据v物、v带的关系，确定物体的受力情况，进而确定物体的运动情况．2．根据临界条件v物＝v带确定临界状态的情况，判断之后的运动形式．3．运用相应规律，进行相关计算．【练习】5．(多选)如图所示，水平传送带A、B两端相距x＝4 m，以v0＝4 m/s的速度(始终保持不变)顺时针运转，今将一小煤块(可视为质点)无初速度地轻放至A端，由于煤块与传送带之间有相对滑动，会在传送带上留下划痕．已知煤块与传送带间的动摩擦因数μ＝0.4，取重力加速度大小g＝10 m/s2，则煤块从A运动到B的过程中()A．煤块到A运动到B的时间是2.25 s B．煤块从A运动到B的时间是1.5 sC．划痕长度是0.5 m D．划痕长度是2 m6．如图所示为粮袋的传送装置，已知A、B两端间的距离为L，传送带与水平方向的夹角为θ，工作时运行速度为v，粮袋与传送带间的动摩擦因数为μ，正常工作时工人在A端将粮袋放到运行中的传送带上．设最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等，重力加速度大小为g.关于粮袋从A到B的运动，以下说法正确的是()A.粮袋到达B端的速度与v比较，可能大，可能小或也可能相等B.粮袋开始运动的加速度为g(sin θ－μcos θ)，若L足够大，则以后将以速度v做匀速运动C.若μ≥tan θ，则粮袋从A端到B端一定是一直做加速运动D.不论μ大小如何，粮袋从Α到Β端一直做匀加速运动，且加速度a≥g sinθ7．(多选)如图所示，水平传送带A、B两端相距x＝3.5 m，物体与传送带间的动摩擦因数μ＝0.1，物体滑上传送带A端的瞬时速度v A＝4 m/s，到达B端的瞬时速度设为v B.下列说法中正确的是()A．若传送带不动，v B＝3 m/sB．若传送带逆时针匀速转动，v B一定等于3 m/sC．若传送带顺时针匀速转动，v B一定等于3 m/sD．若传送带顺时针匀速转动，有可能等于3 m/s8．如图所示，倾角为37°，长为l＝16 m的传送带，转动速度为v＝10 m/s，动摩擦因数μ＝0.5，在传送带顶端A处无初速度地释放一个质量为m＝0.5 kg的物体．已知sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8.g＝10 m/s2.求：(1)传送带顺时针转动时，物体从顶端A滑到底端B的时间；(2)传送带逆时针转动时，物体从顶端A滑到底端B的时间．9．如图所示，为传送带传输装置示意图的一部分，传送带与水平地面的倾角θ＝37°，A、B两端相距L＝5.0 m，质量为M＝10 kg的物体以v0＝6.0 m/s的速度沿AB方向从A端滑上传送带，物体与传送带间的动摩擦因数处处相同，均为0.5.传送带顺时针运转的速度v＝4.0 m/s，(g取10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)求：(1)物体从A点到达B点所需的时间；(2)若传送带顺时针运转的速度可以调节，物体从A点到达B点的最短时间是多少？。