整体与隔离法
分卷I
一、单选题(共15小题,每小题5.0分,共75分)
1.如图所示,两个质量都是m的小球A、B用轻杆连接后斜放在墙上处于平衡状态.已知墙面光滑,水平地面粗糙.现将A球向上移动一小段距离,两球再次达到平衡,那么将移动后的平衡状态和原来的平衡状态比较,地面对B球的支持力F N和轻杆上受到的压力F的变化情况是()
A.F N不变,F变大
B.F N不变,F变小
C.F N变大,F变大
D.F N变大,F变小
2.在粗糙水平地面上与墙平行放着一个截面为半圆的柱状物体A,A与竖直墙之间放一光滑圆球B,整个装置处于平衡状态.现对B加一竖直向下的力F,F的作用线通过球心,设墙对B的作用力为F1,B对A的作用力为F2,地面对A的作用力为F
3.若F缓慢增大而整个装置仍保持静止,截面如图所示,在此过程中()
A.F1保持不变,F3缓慢增大
B.F1缓慢增大,F3保持不变
C.F2缓慢增大,F3缓慢增大
D.F2缓慢增大,F3保持不变
3.如图所示,质量为M、半径为R、内壁光滑的半球形容器静止在粗糙水平地面上,O为球心.有一劲度系数为k的轻弹簧一端固定在半球形容器底部O′处,另一端与质量为m的小球相连,小球静止于P点.已知地面与半球形容器间的动摩擦因数为μ,OP与水平方向的夹角为θ=30°,下列说法正确的是().
A.小球受到轻弹簧的弹力大小为mg
B.小球受到容器的支持力大小为
C.小球受到容器的支持力大小为mg
D.半球形容器受到地面的摩擦力大小为mg
4.叠罗汉是一种二人以上层层叠成各种造型的游戏娱乐形式,也是一种高难度的杂技.图示为六人叠成的三层静态造型,假设每个人的重力均为G,下面五人的背部均呈水平状态,则最底层正中间的人的一只脚受到水平地面的支持力约为()
A.G
B.G
C.G
D.G
5.如图所示,两个光滑金属球a、b置于一个桶形容器中,两球的质量ma>mb,对于图中的两种放置方式,下列说法正确的是().
A.两种情况对于容器左壁的弹力大小相同
B.两种情况对于容器右壁的弹力大小相同
C.两种情况对于容器底部的弹力大小相同
D.两种情况两球之间的弹力大小相同
6.如图所示,质量为m的木块A放在质量为M的三角形斜劈B上,现用大小相等、方向相反的水平力F分别推A和B,它们均静止不动,重力加速度为g,则().
A.A与B之间一定存在摩擦力
B.B与地面之间一定存在摩擦力
C.B对A的支持力一定小于mg
D.地面对B的支持力的大小一定等于(M+m)g
7.如图所示,用平行于斜面体A的斜面的轻弹簧将物块P拴接在挡板B上,在物块P上施加沿斜面向上的推力F,整个系统处于静止状态.下列说法正确的是()
A.物块P与斜面之间一定存在摩擦力
B.弹簧的弹力一定沿斜面向下
C.地面对斜面体A的摩擦力水平向左
D.若增大推力,则弹簧弹力一定减小
8.如图所示,物体a、b和c叠放在水平桌面上,水平力Fb=5 N、Fc=10 N分别作用于物体b、c 上,a、b和c仍保持静止.以F f1、F f2、F f3分别表示a与b、b与c、c与桌面间的静摩擦力的大小,则()
A.F f1=5 N,F f2=0,F f3=5 N
B.F f1=5 N,F f2=5 N,F f3=0
C.F f1=0,F f2=5 N,F f3=5 N
D.F f1=0,F f2=10 N,F f3=5 N
9.倾角为α、质量为M的斜面体静止在水平桌面上,质量为m的木块静止在斜面体上.下列结论正确的是()
A.木块受到的摩擦力大小是mg cosα
B.木块对斜面体的压力大小是mg sinα
C.桌面对斜面体的摩擦力大小是mg sinαcosα
D.桌面对斜面体的支持力大小是(M+m)g
10.如图所示,水平细杆上套一环A,环A与球B间用一不可伸长轻质绳相连,质量分别为mA和
,由于B球受到水平风力作用,A与B球一起向右匀速运动.已知细绳与竖直方向的夹角为θ,mB
则下列说法中正确的是().
A.B球受到的风力为mBg tanθ
B.风力增大时,轻质绳对B球的拉力保持不变
C.杆对A环的支持力随着风力的增加而增加
D.A环与水平细杆间的动摩擦因数为
11.为了节省能量,某商场安装了智能化的电动扶梯.无人乘行时,扶梯运转得很慢;有人站上扶梯时,它会先慢慢加速,再匀速运转.一顾客乘扶梯上楼,恰好经历了这两个过程,如图所示.那么下列说法中正确的是()
A.顾客始终受到三个力的作用
B.顾客始终处于超重状态
C.顾客对扶梯作用力的方向先指向左下方,再竖直向下
D.顾客对扶梯作用力的方向先指向右下方,再竖直向下
12.如图所示,在托盘测力计的托盘内固定一个倾角为30°的斜面,现让一个重为4 N的物体沿斜面自由下滑,那么测力计因4 N物体的存在而增加的读数不可能是()
A.4 N
B.2N
C.2 N
D.3 N
13.如图所示,一个箱子放在水平地面上,箱内有一固定的竖直杆,在杆上套着一个环,箱和杆的质量为M,环的质量为m,已知环以某一初速度沿着杆匀减速下滑,设环的加速度大小为a,则在环下滑过程中箱对地面的压力F为()
A.F=(M+m)g
B.F=Mg+m(g+a)
C.Mg<F<(m+M)g
D.F=Mg+m(g-a)
14.如图甲所示,在原来静止的升降机的水平底板上,有一物体与压缩的弹簧作用而静止,现升降机在竖直方向做如图乙所示的直线运动(以向上为正),物体可能被弹簧推动的时间段是()
A.0~t1
B.t1~t2
C.t2~t4
D.t5~t6
15.某摩天大楼中一部直通高层的客运电梯,行程超过百米.电梯的简化模型如图甲所示.考虑安全、舒适、省时等因素,电梯的加速度a是随时间t变化的.已知电梯在t=0时由静止开始上升,以向上方向为正方向,电梯的加速度a随时间t的变化如图乙所示.图甲中一乘客站在电梯里,电梯对乘客的支持力为F N.根据图乙可以判断,力F N大于重力且逐渐变大的时间段有()
A.0~1 s内
B.10~11 s内
C.30~31 s内
D.40~41 s内
二、多选题(共7小题,每小题5.0分,共35分)
16.(多选)如图所示,倾角为θ的斜面体C置于水平地面上,小物块B置于斜面上,通过跨过光滑定滑轮的细绳与物体A相连接,连接B的一段细绳与斜面平行,已知A、B、C都处于静止状态.则()
A.B受到C的摩擦力一定不为零
B.C受到地面的摩擦力一定为零
C.C有沿地面向右滑动的趋势,一定受到地面向左的摩擦力
D.将细绳剪断,若物块B依然静止在斜面上,此时地面对C的摩擦力为0
17.(多选)用一轻绳将小球P系于光滑墙壁上的O点,在墙壁和球P之间夹有一矩形物块Q,如图所示.P、Q均处于静止状态,则下列相关说法正确的是()
A.P受4个力
B.Q受3个力
C.若绳子变长,绳子的拉力将变小
D.若绳子变短,Q受到的静摩擦力将增大
18.(多选)如图所示,木块m和M叠放在一固定在地面不动的斜面上,它们一起沿斜面匀速下滑,则m、M间的动摩擦因数μ1和M、斜面间的动摩擦因数μ2可能正确的有().
A.μ1=0,μ2=0
B.μ1=0,μ2≠0
C.μ1≠0,μ2=0
D.μ1≠0,μ2≠0
19.(多选)如图所示,质量为M、半径为R的半球形物体A放在水平地面上,通过最高点处的钉子
用水平细线拉住一质量为m、半径为r的光滑球B.则()
A.A对地面的压力等于(M+m)g
B.A对地面的摩擦力方向向左
C.B对A的压力大小为mg
D.细线对小球的拉力大小为mg
20.(多选)如图所示,两相同轻质硬杆OO1、OO2可绕其两端垂直纸面的水平轴O、O1、O2转动,在O点悬挂一重物M,将两相同木块m紧压在竖直挡板上,此时整个系统保持静止.F f表示木块与挡板间摩擦力的大小,F N表示木块与挡板间正压力的大小.若挡板间的距离稍许增大后,系统仍静止且O1、O2始终等高,则()
A.F f变小
B.F f不变
C.F N变小
D.F N变大
21.(多选)如图5所示,轻质弹簧的上端固定在电梯的天花板上,弹簧下端悬挂一个小球,电梯中有质量为50 kg的乘客,在电梯运行时乘客发现轻质弹簧的伸长量始终是电梯静止时的四分之三,已知重力加速度g=10 m/s2,由此可判断()
图5
A.电梯可能加速下降,加速度大小为5 m/s2
B.电梯可能减速上升,加速度大小为2.5 m/s2
C.乘客处于超重状态
D.乘客对电梯地板的压力为375 N
22.(多选)如图所示,一个质量为M的人站在台秤上,用跨过定滑轮的绳子,将质量为m的物体自高处放下,当物体以a加速下降(a<g)时,则()
A.物体处于失重状态
B.细绳对人的拉力为mg
C.台秤的读数为(M-m)g-ma
D.台秤的读数为(M-m)g+ma
分卷II
三、实验题(共0小题,每小题10.0分,共0分)
四、计算题(共5小题,每小题18.0分,共90分)
23.如图所示,在水平粗糙横杆上,有一质量为m的小圆环A,用一细线悬吊一个质量为m的球B.现用一水平拉力缓慢地拉起球B,使细线与竖直方向成37°角,此时环A仍保持静止.已知sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,求:
(1)此时水平拉力F的大小;
(2)环对横杆的压力及环受到的摩擦力.
24.如图所示,小球被轻质细绳系住斜吊着放在静止的光滑斜面上,设小球质量m=1 kg,斜面倾角α=30°,细绳与竖直方向夹角θ=30°,光滑斜面体的质量M=3 kg,置于粗糙水平面上.(g取10 m/s2)求:
(1)细绳对小球拉力的大小;
(2)地面对斜面体的摩擦力的大小和方向.
25.如图所示,球A重G1=60 N,斜面体B重G2=100 N,斜面倾角θ=30°,一切摩擦均不计,则水平力F为多大时,才能使A、B均处于静止状态?此时竖直墙壁和水平地面受到的弹力为多大?
26.如图所示,质量为mA=0.4 kg的物体A与质量为mB=2 kg的物体B叠放在倾角为30°的斜面上,物体B在平行于斜面向上的拉力F作用下运动,已知A、B总保持相对静止,若A、B间的动
摩擦因数为μ1=0.4,B与斜面间的动摩擦因数为μ2=,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力(g 取10 m/s2).
若整个装置沿斜面向上做匀速运动,则A、B间的摩擦力大小为多少?拉力F大小为多少?
27.如图所示,质量m1=5 kg的物体,置于一粗糙的斜面体上,斜面倾角为30°,用一平行于斜面的大小为30 N的力F推物体,物体沿斜面向上匀速运动.斜面体质量m2=10 kg,且始终静止,g 取10 m/s2,求:
(1)斜面体对物体的摩擦力;
(2)地面对斜面体的摩擦力和支持力.
答案解析
1.【答案】B
【解析】对整体进行受力分析,知F N=2mg,移动两球后,仍然平衡,则F N仍然等于2mg,所以F N不变.再隔离对A进行受力分析,轻杆对A的作用力等于轻杆上受到的压力,设轻杆与竖直方向夹角为θ,轻杆对A球的作用力F=,当A球向上移动一小段距离后,夹角θ减小,cosθ变大,所以F减小.故B正确,A、C、D错误.
2.【答案】C
【解析】对B分析,可知墙对B的作用力及A对B的作用力的合力与F及重力的合力大小相等,方向相反.设A对B的作用力与竖直方向的夹角为θ,墙对B的作用力F1=(mg+F)tanθ,A对B 的作用力等于,故当F增大时,墙对B的作用力和A对B的作用力都增大,根据牛顿第三定律,B对A的压力增大,即F2增大,A、D错误;
对整体分析,整体受重力、支持力及压力F而处于平衡,即地面对A的支持力F3=F+mg,故当F 增大时,F3增大,B错误,C正确.
3.【答案】C
【解析】小球受三个力而平衡,如图所示.由题图几何关系可知,这三个力互成120°角,因此三个力大小相等,C正确,A、B错误;对整体,竖直方向受重力和地面支持力而平衡,水平方向不受力,D错误.
4.【答案】C
【解析】设最底层的人对中间两人每只脚的支持力为F1,对上面三人由平衡条件可得4F1=3G,故F1=G.设最底层中间的人每只脚受到的支持力为F2,由平衡条件得G+2F1′=2F2,其中F1′为F1的反作用力,解得F2=G,C正确.
5.【答案】C
【解析】由几何知识可知,两种情况下两球球心的连线互相平行,也就是说,下面小球对上面小球弹力的方向相同.上面小球受到的弹力的竖直方向上的分力大小等于重力,水平方向上的分力
等于对左壁的弹力,显然a球在上面时对左壁的弹力大,两球之间的弹力也大,A、D错误;将两球看做整体分析可知,在同一容器里对左壁的弹力大小等于对右壁的弹力,所以是b球在下面时对右壁作用力大,而对底部的作用力大小相同,B错误,C正确.
6.【答案】D
【解析】以A为研究对象,若力F沿斜面向上的分力等于重力沿斜面向下的分力,则A与B之间不存在摩擦力,选项A错误;若力F和A的重力mg在垂直斜面方向的分力之和大于mg,则由牛顿第三定律可知B对A的支持力大于mg,选项C错误;A和B整体在水平方向受力平衡,知B与地面之间不存在摩擦力,选项B错误;以A和B整体为研究对象,由竖直方向受力平衡知地面对B的支持力一定等于(M+m)g,选项D正确.
7.【答案】C
【解析】对物块P受力分析可知,若推力F、弹簧弹力的合力与物块重力沿斜面向下的分力平衡,则无摩擦力,A错误;弹簧处于拉伸或压缩状态物块P均可能保持静止,B错误;由整体法可知地面对斜面体A的静摩擦力与推力F水平向右的分力平衡,C正确;增大推力F,若物块保持静止则弹簧的弹力不变,D错误.
8.【答案】C
【解析】以a为研究对象,根据平衡条件得到:b对a的静摩擦力大小F f1=0,否则a水平方向所受的合力不为零,不能保持平衡.以ab整体为研究对象,根据平衡条件得到:F f2=Fb=5 N.再以三个物体整体为研究对象,根据平衡条件得:F f3=Fc-Fb=10 N-5 N=5 N,方向水平向左.所以F f1=0,F f2=5 N,F f3=5 N.
9.【答案】D
【解析】木块受到重力、支持力、摩擦力三个力的作用,处于静止状态,合力为零,则有摩擦力F f =mg sinα,支持力F N=mg cosα,由牛顿第三定律,木块对斜面体的压力F N′=mg cosα,A、B错误;木块和斜面体整体处于静止状态,合力为零,则有桌面对斜面体的摩擦力为0,桌面对斜面体的支持力等于两物体的重力之和(M+m)g,C错误,D正确.
10.【答案】A
【解析】以B球为研究对象,受三个力的作用,B球的重力mBg、绳子的拉力FAB,风力F.由平衡条件可知B球受到风力F=mBg tanθ,绳对B球的拉力FAB=,F增大,FAB增大,A正确,B错误;以A、B整体为研究对象,竖直方向:杆对A的支持力F N=(mA+mB)g,大小不变,B球受到风力F=mBg tanθ=μ(mA+mB)g,得A与水平细杆间的动摩擦因数为μ=,C、D错误.11.【答案】C
【解析】在慢慢加速的过程中,受力如图所示,顾客加速度与速度同方向,合力斜向右上方,因而顾客受到的摩擦力与接触面平行水平向右,电梯对其的支持力和摩擦力的合力方向指向右上,
由牛顿第三定律,它的反作用力即顾客对电梯的作用方向指向左下,由于加速度向右上方,处于超重状态;在匀速运动的过程中,顾客处于平衡状态,只受重力和支持力,顾客与电梯间的摩擦力等于零,顾客对扶梯的作用仅剩下压力,方向竖直向下,C正确.
12.【答案】C
【解析】当斜面光滑时,物体沿斜面下滑时有竖直向下的分加速度ay,处于失重状态,托盘测力计增加的示数为ΔF=mg-may,而ay=a sinθ,又因mg sinθ=ma,所以ΔF=mg-mg sin2θ=3 N;当斜面粗糙时,物体有可能匀速下滑,此时托盘测力计增加的示数为ΔF=mg=4 N,而当物体沿斜面加速下滑时,托盘测力计增加的示数应满足3 N<ΔF<4 N,所以选C.
13.【答案】B
【解析】以环为研究对象,根据牛顿第二定律得:mg-F f=-ma,则得:F f=mg+ma;再以箱子为研究对象,分析受力情况:箱子受到重力Mg、地面的支持力F N和环对箱子向下的滑动摩擦力F f′,由牛顿第三定律知,有:F f′=F f=mg+ma;根据平衡条件得:地面对箱子的支持力为:F N=Mg+F f′=Mg+mg+ma=(M+m)g+ma;根据牛顿第三定律得箱对地面的压力大小:F N′=F N=(M +m)g+ma,B正确.
14.【答案】C
【解析】物体开始时处于静止状态,受到的静摩擦力一定等于弹簧的弹力,可知物块与底板之间的最大静摩擦力大于等于弹簧的弹力,若被拉动,则物块与底板之间的最大静摩擦力减小.升降机0~t1时间内加速上升和t5~t6时间内做减速下降,物体具有向上的加速度,超重,增大了物块与底板间的最大静摩擦力,弹簧不会推木块向右方,故A、D错误;升降机在t1~t2时间内做匀速直线运动,物块不能被推动,故B错误;升降机在t2~t3时间内做减速上升和t3~t4时间内做加速下降,升降机有向下的加速度,失重,物块对底板的正压力减小,也就减小了最大静摩擦力,这时的最大静摩擦力小于电梯静止时的静摩擦力,而弹簧的弹力又未改变,故在这种情况下A可能被推向右方,故C正确.
15.【答案】A
【解析】0-11 s内加速度方向向上时,根据牛顿第二定律,有:F N-mg=ma,故F N=mg+ma,故0-11 s内的支持力大于重力,在0-1 s内的支持力F N是增加的,1-10 s内支持力恒定,10-11 s支持力是减小的;在11-30 s内加速度等于0,电梯做匀速运动,支持力等于重力.
在30-41 s内加速度向下时,根据牛顿第二定律,有:mg-F N=m|a|,故F N=mg-m|a|,故在30-41 s内支持力小于重力,30-31 s支持力是减小的,31-40 s支持力是固定的,40-41 s
内的支持力F N是增加的;故A正确,B、C、D错误.
16.【答案】CD
【解析】若绳对B的拉力恰好与B的重力沿斜面向下的分力平衡,则B与C间的摩擦力为零,A 项错误;将B和C看成一个整体,则B和C受到细绳向右上方的拉力作用,故C有向右滑动的趋势,一定受到地面向左的摩擦力,B项错误,C项正确;将细绳剪断,若物块B依然静止在斜面上,利用整体法判断,B、C系统在水平方向不受其他外力作用,处于平衡状态,则地面对C的摩擦力为0,D项正确.
17.【答案】AC
【解析】先研究Q,水平方向上Q受墙壁和小球P的弹力而平衡,竖直方向上Q受重力和P对它的竖直向上的摩擦力而平衡,故Q受到的静摩擦力始终等于其重力,选项B、D错误;再研究P,P受重力、绳子拉力、Q对它的支持力和竖直向下的摩擦力作用,选项A正确;以P、Q整体为研究对象,设绳子与墙壁之间的夹角为θ,若绳子变长,θ将变小,根据平衡条件在竖直方向上有:
F cosθ=G总,则绳子的拉力将变小,选项C正确.
18.【答案】BD
【解析】因木块m和M整体沿斜面匀速下滑,所以M与斜面之间一定存在摩擦力,故M、斜面间的动摩擦因数μ2一定不等于零;因木块m和M的接触面水平,由m的运动状态可知,它一定不受M的摩擦力,所以木块m和M之间的动摩擦因数μ1可以为零,也可以不为零,B、D项正确.
19.【答案】AC
【解析】以A、B整体为研究对象可知A对地面的压力等于(M+m)g,A正确;A、B整体在水平方向没有发生相对运动,也没有相对运动的趋势,A对地面没有摩擦力,B错误;以B为研究对象,进行受力分析可知:设A对B的支持力为F2,线对B的拉力为F1,F2与竖直方向的夹角为θ.F2cosθ
=mg,F1=mg tanθ,解得B对A的压力大小F2′=mg,细线对小球的拉力大小F1′=
,C正确,D错误.
20.【答案】BD
【解析】先对三个物体以及支架整体受力分析,受重力(2m+M)g,2个静摩擦力,两侧挡板对整体有一对支持力,根据平衡条件,有:2F f=(M+2m)g,解得F f=(M+2m)g,故静摩擦力不变,故A错误,B正确;将细线对O的拉力按照效果正交分解,如图
设两个杆夹角为θ,则有F1=F2=;
再将杆对木块m的推力F1按照效果分解,如图
根据几何关系,有Fx=F1·sinθ
故Fx=·sinθ=,若挡板间的距离稍许增大后,角θ变大,Fx变大,故木块m对挡板的压力变大,故C错误,D正确.
21.【答案】BD
【解析】电梯静止不动时,小球受力平衡,有mg=kx,电梯运行时弹簧的伸长量比电梯静止时
小,说明弹力变小了,根据牛顿第二定律,有mg-kx=ma,即mg=ma,a=2.5 m/s2,加速度向下,电梯可能加速下降或减速上升,乘客处于失重状态,选项A、C错误,B正确;乘客对地板的压力大小为F N=m′g-m′a=500 N-125 N=375 N,选项D正确.
22.【答案】AD
【解析】对物体受力分析,受重力和拉力,加速下降,根据牛顿第二定律,有:mg-F T=ma①,可知物体对绳子的拉力小于重力mg,处于失重状态.故A正确;物体对绳子的拉力小于重力mg,所以绳子对人的拉力也小于mg.再对人受力分析,受到重力、拉力和支持力,根据共点力平衡条件,有:F N+F T=Mg②,由①②,解得F N=(M-m)g+ma.故B、C错误,D正确.
23.【答案】(1)mg(2)2mg,方向竖直向下mg,方向水平向左
【解析】(1)取球B为研究对象进行受力分析,由球B受力平衡得:F T sin 37°=F①
F T cos 37°=mg②
联立①②解得F=mg.
(2)取A、B组成的系统为研究对象
F N=2mg④
F f=F⑤
由牛顿第三定律知,环对横杆的压力大小为2mg,方向竖直向下
由⑤知环受到的摩擦力大小为mg,方向水平向左.
24.【答案】(1)N(2)N方向水平向左
【解析】(1)以小球为研究对象,受力分析如图甲所示.
F=mg,F T cos 30°=F
得F T==N=N
(2)以小球和斜面整体为研究对象,受力分析如图乙所示,因为系统处于静止状态,所以F f=F T sin 30°=×N=N,方向水平向左.
25.【答案】20N20N160 N
【解析】设竖直墙壁和水平地面对A、B的作用力分别为F1、F2,取A、B组成的整体为研究对象,受力分析如图甲所示.
由受力平衡得
F2=G1+G2=160 N
F1=F
取A为研究对象,受力分析如图乙所示.由受力平衡得
F1=G1tanθ,则F=G1tanθ=20N
由牛顿第三定律知,竖直墙壁和水平地面受到的弹力的大小分别为20N、160 N.
26.【答案】2 N21 N
【解析】(1)整个装置沿斜面向上做匀速运动时,即整个系统处于平衡状态,
则研究A物体:F f=mAg sinθ=2 N,
研究整体:F=(mA+mB)g sinθ+μ2(mA+mB)g cosθ=21 N.
27.【答案】(1)5 N,方向沿斜面向下(2)15N,方向水平向左135 N,方向竖直向上
【解析】(1)要求系统内部的作用力,所以用隔离法.对物体受力分析,如图甲所示,沿平行于斜面的方向上有F=m1g sin 30°+F f,解得F f=5 N,方向沿斜面向下.
(2)要求系统受的外力,用整体法.因两个物体均处于平衡状态,故可以将物体与斜面体看做一个整体来研究,其受力如图乙所示.在水平方向上有F f地=F cos 30°=15N,方向水平向左;在竖直方向上有F N地=(m1+m2)g-F sin 30°=135 N,方向竖直向上.
高一物理必修一专题整体法和隔离法的应用
A 级 基础巩固题 1.如右图所示,长木板静止在光滑的水平地面上,一木块以速度v 滑上木板,已知木板质量是M ,木块质量是m ,二者之间的动摩擦因数为μ,那么,木块在木板上滑行时 ( ) A .木板的加速度大小为μmg /M B .木块的加速度大小为μg C .木板做匀加速直线运动 D .木块做匀减速直线运动 答案:ABCD 解析:木块所受的合力是摩擦力μmg ,所以木块的加速度为 μmg m =μg ,做匀减速直线运动;木板同样受到摩擦力作用,其加速度为μmg M ,做匀加速直线运动,故A 、B 、C 、D 均正确. 2.如下图所示,质量均为m 的A 、B 两球之间系着一条不计质量的轻弹簧放在光滑水平面上,A 球紧靠墙壁,今用力F 将B 球向左推压弹簧,平衡后,突然将力F 撤去的瞬间,则 ( ) A .A 球的加速度为F 2m B .A 球的加速度为零 C .B 球的加速度为F m D .B 球的加速度为零 答案:BC 解析:用力F 压B 球平衡后,说明在水平方向上,弹簧对B 球的弹力与力F 平衡,而A 球是弹簧对A 球的弹力与墙壁对A 球的弹力相平衡,当撤去了力F 的瞬间,由于弹簧的弹力是弹簧形变而产生的,这一瞬间,弹簧的形变没有消失,弹簧的弹力还来不及变化,故弹力大小仍为F ,所以B 球的加速度a B =F m ,而A 球受力不变,加速度为零,B 、C 两选项正确. 3.如下图所示,有一箱装得很满的土豆,以一定的初速度在动摩擦因数为μ的水平地面上做匀减速运动,不计其它外力及空气阻力,则中间一质量为m 的土豆A 受到其他土豆对它的作用力大小应是 ( ) A .mg B .μmg C .mg 1+μ2 D .mg 1-μ2 答案:C 解析:对箱子及土豆整体分析知. μMg =Ma ,a =μg . 对A 土豆分析有 F =m 2(a 2+g 2)
受力分析的基本方法整体法和隔离法
受力分析的基本方法整体 法和隔离法 Prepared on 22 November 2020
受力分析(整体法求外力.隔离法求内力) 一 平衡问题的受力分析 1 有一个直角支架AOB ,AO 水平放置,表面粗糙, OB 竖直向下,表面光滑。AO 上套有小环P ,OB 上套有小环Q ,两环质量均为m ,两环由一根质量可忽略、不可伸长的细绳相连,并在某一位置平衡(如图所示)。现将P 环向左移一小段距离,两环再次达到平衡,那么将移动后的平衡状态和原来的平衡状态比较,AO 杆对P 环的支持力F 和摩擦力f 的变化情况是( ) A .F 不变,f 变大 B .F 不变,f 变小 C .F 变大,f 变大 D .F 变大,f 变小 2.如图所示,两个质量都是m 的小球A 、B 用轻杆连接后斜放在墙上处于平衡状态。已知竖直墙面光滑,水平地面粗糙,现将A 向上移动一小段距离,两球再次平衡,那么将移动后的平衡状态和原来的平衡状态比较,地面对B 球的支持力N 和轻杆上的压力F 的变化情况是( ) 不变,F 变大 不变,F 变小 变大,F 变大 变大,F 变小 3.如图所示,质量为m 的木块放在质量为M 的粗糙斜面上,用水平恒力力F 推木块,木块和斜面都保持静止。求: (1)水平面对斜面的支持力大小1N (2)水平面对斜面的摩擦力大小1f (3)斜面对物体的支持力大小2N (4)斜面对物体的摩擦力大小2f
4在粗糙水平面上有一个三角形木块a ,在它的两个粗糙斜面上分别放有质量为1m 和2m 的两个木块b 和c ,如图所示,已知1 m >2m ,三木块均处于静止,则粗糙地面对于三角形木 块( ) A .有摩擦力作用,摩擦力的方向水平向右 B .有摩擦力作用,摩擦力的方向水平向左 C .有摩擦力作用,但摩擦力的方向不能确定 D .没有摩擦力的作用 二 非平衡问题的受力分析 1.如图所示,一质量为M 的楔形木块放在水平桌面上,它的顶角为90°,两底角为α和β;a 、b 为两个位于斜面上质量均为m 的小木块。已知所有接触面都是光滑的。现发现a 、b 沿斜面下滑,而楔形木块静止不 动,这时楔形木块对水平桌面的压力等于 ( ) A .Mg+mg B .Mg+2mg C .Mg+mg(sin α+sin β) D .Mg+mg(cos α+cos β) 2物体B 放在A 物体上,A 、B 的上下表面均与斜面平行,如图。当两者以相同的初速度靠惯性沿光滑固定斜面C 向上做匀减速运动时( ) A 、A 受到 B 的摩擦力沿斜面方向向上 B 、A 受到B 的摩擦力沿斜面方向向下 C 、A 、B 之间的摩擦力为零 D 、A 、B 之间是否存在摩擦力取决于A 、B 表面的性质 b c a m 1 m 2 M α β a b
整体法与隔离法应用练习题
整体法与隔离法应用练 习题 IMB standardization office【IMB 5AB- IMBK 08- IMB 2C】
整体 法与隔离法应用练习题 1、 如图所示,质量为2m 的物块A 与水平地面的摩擦可忽略不计,质量为m 的 物块B 与地面的摩擦系数为μ.在已知水平推力F 的作用下,A 、B 作加速运动.A 对B 的作用力为____. 答案:3 2mg F μ+ 2、如图所示,在光滑水平面上放着两个物体,质量m 2=2m 1,相互接触面是光滑的,与水平面的夹有为α。用水平力F 推m 1,使两物体一起做加速运动,则两物体间的相互作用力的大小是_____。 解:取A 、B 系统为研究对像F=(m 1+m 2)a=3m 1a ∴1 3m F a = 取m 2为研究对像N x =Nsin α=m 2a ∴αsin 2a m N = =113sin 2m F m α=α sin 32F 3、如右图所示,斜面倾角为θ,连接体A 和B 的质量分别为A m ,B m ,用沿斜面向上的力F 拉B 使它们一起沿斜面向上运动,设连接A ,B 的细绳上的张力为T ,则(1)若 它们匀速沿斜面向上运动,F :T=,(2)若它们匀加速沿斜面向上运动,F :T=。 答案:A B A m m m :)(+A B A m m m :)(+ 4、质量分别为m 和M 的物体叠放在光滑水平桌面上,A 受恒力F 1的作用,B 受恒力F 2的作用,二力都沿水平向,且F 1>F 2,运动过程中A 、B 二物体保持相对静止,物体B 受到的摩擦力大小为___________,方向为_________________。 答案: m M MF MF ++2 1;水平向左。 5、如图所示,两个木块1、2中间夹一根轻弹簧放在光滑水平 F 12 F
整体与隔离法
分卷I 一、单选题(共15小题,每小题5.0分,共75分) 1.如图所示,两个质量都是m的小球A、B用轻杆连接后斜放在墙上处于平衡状态.已知墙面光滑,水平地面粗糙.现将A球向上移动一小段距离,两球再次达到平衡,那么将移动后的平衡状态和原来的平衡状态比较,地面对B球的支持力F N和轻杆上受到的压力F的变化情况是() A.F N不变,F变大 B.F N不变,F变小 C.F N变大,F变大 D.F N变大,F变小 2.在粗糙水平地面上与墙平行放着一个截面为半圆的柱状物体A,A与竖直墙之间放一光滑圆球B,整个装置处于平衡状态.现对B加一竖直向下的力F,F的作用线通过球心,设墙对B的作用力为F1,B对A的作用力为F2,地面对A的作用力为F 3.若F缓慢增大而整个装置仍保持静止,截面如图所示,在此过程中() A.F1保持不变,F3缓慢增大 B.F1缓慢增大,F3保持不变 C.F2缓慢增大,F3缓慢增大 D.F2缓慢增大,F3保持不变 3.如图所示,质量为M、半径为R、内壁光滑的半球形容器静止在粗糙水平地面上,O为球心.有一劲度系数为k的轻弹簧一端固定在半球形容器底部O′处,另一端与质量为m的小球相连,小球静止于P点.已知地面与半球形容器间的动摩擦因数为μ,OP与水平方向的夹角为θ=30°,下列说法正确的是().
A.小球受到轻弹簧的弹力大小为mg B.小球受到容器的支持力大小为 C.小球受到容器的支持力大小为mg D.半球形容器受到地面的摩擦力大小为mg 4.叠罗汉是一种二人以上层层叠成各种造型的游戏娱乐形式,也是一种高难度的杂技.图示为六人叠成的三层静态造型,假设每个人的重力均为G,下面五人的背部均呈水平状态,则最底层正中间的人的一只脚受到水平地面的支持力约为() A.G B.G C.G D.G 5.如图所示,两个光滑金属球a、b置于一个桶形容器中,两球的质量ma>mb,对于图中的两种放置方式,下列说法正确的是(). A.两种情况对于容器左壁的弹力大小相同 B.两种情况对于容器右壁的弹力大小相同 C.两种情况对于容器底部的弹力大小相同 D.两种情况两球之间的弹力大小相同 6.如图所示,质量为m的木块A放在质量为M的三角形斜劈B上,现用大小相等、方向相反的水平力F分别推A和B,它们均静止不动,重力加速度为g,则().
高中物理解题方法---整体法和隔离法
高中物理解题方法---整体法和隔离法 选择研究对象是解决物理问题的首要环节.在很多物理问题中,研究对象的选择方案是多样的,研究对象的选取方法不同会影响求解的繁简程度。合理选择研究对象会使问题简化,反之,会使问题复杂化,甚至使问题无法解决。隔离法与整体法都是物理解题的基本方法。 隔离法就是将研究对象从其周围的环境中隔离出来单独进行研究,这个研究对象可以是一个物体,也可以是物体的一个部分,广义的隔离法还包括将一个物理过程从其全过程中隔离出来。 整体法是将几个物体看作一个整体,或将看上去具有明显不同性质和特点的几个物理过程作为一个整体过程来处理。隔离法和整体法看上去相互对立,但两者在本质上是统一的,因为将几个物体看作一个整体之后,还是要将它们与周围的环境隔离开来的。 这两种方法广泛地应用在受力分析、动量定理、动量守恒、动能定理、机械能守恒等问题中。 对于连结体问题,通常用隔离法,但有时也可采用整体法。如果能够运用整体法,我们应该优先采用整体法,这样涉及的研究对象少,未知量少,方程少,求解简便;不计物体间相互作用的内力,或物体系内的物体的运动状态相同,一般首先考虑整体法。对于大多数动力学问题,单纯采用整体法并不一定能解决,通常采用整体法与隔离法相结合的方法。 一、静力学中的整体与隔离 通常在分析外力对系统的作用时,用整体法;在分析系统内各物体(各部分)间相互作用时,用隔离法.解题中应遵循“先整体、后隔离”的原则。 【例1】 在粗糙水平面上有一个三角形木块a ,在它的两个粗糙斜面上分别放有质量为m1和m2的两个木块b 和c ,如图所示,已知m1>m2,三木块均处于静止,则粗糙地面对于三角形木块( ) A .有摩擦力作用,摩擦力的方向水平向右 B .有摩擦力作用,摩擦力的方向水平向左 C .有摩擦力作用,但摩擦力的方向不能确定 D .没有摩擦力的作用 【解析】由于三物体均静止,故可将三物体视为一个物体,它静止于水平面上,必无摩擦力作用,故选D . 【点评】本题若以三角形木块a 为研究对象,分析b 和c 对它的弹力和摩擦力,再求其合力来求解,则把问题复杂化了.此题可扩展为b 、c 两个物体均匀速下滑,想一想,应选什么? 【例2】有一个直角支架 AOB ,AO 水平放置,表面粗糙,OB 竖直向下,表面光滑,AO 上套有小环P ,OB 上套有小环 Q ,两环 质量均为m ,两环间由一根质量可忽略、不可伸展的细绳相连, 并在某一位置平衡,如图。现将P 环向左移一小段距离,两环再 A O B P Q
整体法与隔离法1
牛顿第二定律——连接体问题(整体法与隔离法) 一、连接体:当两个或两个以上的物体通过绳、杆、弹簧相连,或多个物体直接叠放在一起的系统 二、处理方法——整体法与隔离法 系统运动状态相同 整体法 问题不涉及物体间的内力 使用原则 隔离法 三、连接体题型: 【例1】A 、B 力N F A 6=推A ,用水平力N F B 3=拉B ,A 、B 3N 【练1】如图所示,质量为M 的斜面A 置于粗糙水平地面上,动摩擦因数为μ,物体B 与斜面间无摩擦。在水平向左的推力F 作用下,A 与B 一起做匀加速直线运动,两者无相对滑动。已知斜面的倾角为θ,物体B 的质量为m ,则它们的加速度a 及推力F 的大小为( ) A. )sin ()(,sin θμθ++==g m M F g a B. θθcos )(,cos g m M F g a +== C. )tan ()(,tan θμθ++==g m M F g a D. g m M F g a )(,cot +==μθ C 10. 河南省桐柏实验高中2010届高三上学期期末模拟如图所示,物体A B C 放在光滑水平面上用细线a b 连接,力F 作用在A 上,使三物体在水平面上运动,若在B 上放一小物体D,D 随B 一起运动,且原来的拉力F 保持不变,那么加上物体D 后两绳中拉力的变化是( ) A.T a 增大 B.T b 增大 C.T a 变小 D.T b 不变 A
19.江苏省马塘中学2010届高三阶段测试质量分别为m 1和m 2的两个小物块用轻 绳连接,绳跨过位于倾角α=30°的光滑斜面顶端的轻滑轮,滑轮与转轴之间的摩擦不计,斜面固定在水平桌面上,如图所示。第一次,m 1悬空,m 2放在斜面上,用t 表示m 2自斜面底端由静止开始运动至斜面顶端所需的时间。第二次,将m 1和m 2位置互换,使m 2悬空,m 1放在斜面上,发现m 1自斜面底端由静止开始运动至斜面顶端所需的时间为3t 。求m 1与m 2之比。 解: 第一次,小物块受力情况如图所示,设T 1为绳中张力,a 1为两物块加速度的大小, l 为斜面长,则有 1111a m T g m =- (1) 1221sin a m g m T =-α (2) 2 12 1t a l = (3) 第二次,m 1与m 2交换位置.设绳中张力为T 2,两 物块加速度的大小为a 2,则有 2222a m T g m =- (4) 2112sin a m g m T =-α (5) 2 2321?? ? ??=t a l (6) 由 (1)、(2) 式注意到α =30°得()g m m m m a 212 1122+-= (7) 由 (4)、(5) 式注意到α =30°得()g m m m m a 2 11 2222+-= (8) 由 (3)、(6) 式得9 2 1a a = (9) 由 (7)、(8)、(9) 式可解得 19 1121=m m (10) 6.湖南省长沙市一中2010届高三第五次月考如图所示,光滑水平面上放置质量分别为m 、2m 和3m 的三个木块,其中质量为2m 和3m 的木块间用一不可伸长的轻绳相连,轻绳能承受的最大拉力为T 。现用水平拉力 F 拉其中一个质量为3m 的木块,使三个木块以同一加速度运动,则以下说法正确的是 ( ) 1g 1
高中物理整体法与隔离法
整体法与隔离法 1.整体法:在研究物理问题时,把所研究的对象作为一个整体来处理的方法称为整体法。采用整体法时不仅可以把几个物体作为整体,也可以把几个物理过程作为一个整体,采用整体法可以避免对整体内部进行繁锁的分析,常常使问题解答更简便、明了。 运用整体法解题的基本步骤: ①明确研究的系统或运动的全过程. ②画出系统的受力图和运动全过程的示意图. ③寻找未知量与已知量之间的关系,选择适当的物理规律列方程求解 2.隔离法:把所研究对象从整体中隔离出来进行研究,最终得出结论的方法称为隔离法。可以把整个物体隔离成几个部分来处理,也可以把整个过程隔离成几个阶段来处理,还可以对同一个物体,同一过程中不同物理量的变化进行分别处理。采用隔离物体法能排除与研究对象无关的因素,使事物的特征明显地显示出来,从而进行有效的处理。 运用隔离法解题的基本步骤: ①明确研究对象或过程、状态,选择隔离对象.选择原则是:一要包含待求量,二是所选隔离对象和所列方程数尽可能少. ②将研究对象从系统中隔离出来;或将研究的某状态、某过程从运动的全过程中隔离出来. ③对隔离出的研究对象、过程、状态分析研究,画出某状态下的受力图或某阶段的运动过程示意图. ④寻找未知量与已知量之间的关系,选择适当的物理规律列方程求解. 3.整体和局部是相对统一的,相辅相成的。 隔离法与整体法,不是相互对立的,一般问题的求解中,随着研究对象的转化,往往两种方法交叉运用,相辅相成.所以,两种方法的取舍,并无绝对的界限,必须具体分析,灵活运用.无论哪种方法均以尽可能避免或减少非待求量(即中间未知量的出现,如非待求的力,非待求的中间状态或过程等)的出现为原则 4.应用例析 【例4】如图所示,A、B两木块的质量分别为m A、m B,在水平推力F作用下沿光滑水平面匀加速向右运动,求A、B间的弹力F N。
整体法和隔离法习题有答案)
一、选择题(本题共12小题,每题3分,共 1.以下对于惯性的认识中不正确的是:( A B .处于完全失重状态的物体惯性消失 C .相同力作用下加速度小的物体惯性大 D 2.如图1所示,重物B 放在光滑的平板车连结起来。当A 和B ( A ) A .重力、支持力;C .重力、支持力、弹簧拉力、摩擦力; 3A .用50N B .一个真实的力F 可以正交分解为F 1和 C D 4.放在光滑平面上的物体受水平向右的力F 1和水平向左的力F 2,原先F 1>F 2,物体向右运动。在F 1 逐渐减小到等于F 2的过程中,发生的物理情景是:( B ) 5 6(