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。许多临界问题,题干中常用“恰好”、“最大”、“至少”、“不相撞”、“不脱离”……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内含规律,找出临界条件。
一、做直线运动的物体“达到最大(小)速度”的临界条件:物体加速度等于零
1.如图3—25所示,一个质量为m的物体固定在劲度系数为k的轻弹簧右端,轻弹簧的左端固定在竖直墙上,水平向左的外力推物体把弹簧压缩,使弹簧长度被压缩了
,弹性势能为E。已知弹簧被拉长(或者压缩)x时的弹性势能的大小
,求在下述两种情况下,撤去外力后物体能够达到的最大速度?
(1)地面光滑。
(2)物体与地面的动摩擦因数为μ。
3.如图(a)所示,光滑的平行长直金属导轨置于水平面内,间距为L、导轨左端接有阻值为R的电阻,质量为m的导体棒垂直跨接在导轨上。
导轨和导体棒的电阻均不计,且接触良好。在导轨平面上有一矩形区域内存在着竖直向下的匀强磁场,磁感应强度大小为B。开始时,导体棒静止于磁场区域的右端,当磁场以速度v1匀速向右移动时,导体棒随之开始运动,同时受到水平向左、大小为f的恒定阻力,并很快达到恒定速度,此时导体棒仍处于磁场区域内,求导体棒所达到的恒定速度v2;