专题04 整体法与隔离法在动力学问题中的应用-十年（2012-2021）高考物理真题分项汇编（全国通用）

专题04整体法与隔离法在动力学问题中的应用 1.（2021全国乙）水平地面上有一质量为 的长木板，木板的左端上有一质量为的物块，如图（a）所示。用水平向右的拉力F作用在物块上，F随时间t的变化关系如图（b）所示，其中 、 分别为 、 时刻F的大小。木板的加速度 随时间t的变化关系如图（c）所示。已知木板与地面间的动摩擦因数为 ，物块与木板间的动摩擦因数为 ，假设最大静摩擦力均与相应的滑动摩擦力相等，重力加速度大小为g。则（　　） A. B. C. D. 在 时间段物块与木板加速度相等 【答案】BCD 【解析】A．图（c）可知，t1时滑块木板一起刚在从水平滑动，此时滑块与木板相对静止，木板刚要滑动，此时以整体为对象有 故A错误； BC．图（c）可知，t2滑块与木板刚要发生相对滑动，以整体为对象， 根据牛顿第二定律，有 以木板为对象，根据牛顿第二定律，有 解得 故BC正确； D．图（c）可知，0~t2这段时间滑块与木板相对静止，所以有相同的加速度，故D正确。 故选BCD。 2.（2020年江苏）.中欧班列在欧亚大陆开辟了“生命之路”，为国际抗疫贡献了中国力量。某运送防疫物资的班列由40节质量相等的车厢组成，在车头牵引下，列车沿平直轨道匀加速行驶时，第2节对第3节车厢的牵引力为F。若每节车厢所受摩擦力、空气阻力均相等，则倒数第3节对倒数第2节车厢的牵引力为（　　） A. F B. C. D. 【答案】C 【解析】根据题意可知第2节车厢对第3节车厢的牵引力为F，因为每节车厢质量相等，阻力相同，故第2节对第3节车厢根据牛顿第二定律有 设倒数第3节车厢对倒数第2节车厢的牵引力为F1，则根据牛顿第二定律有 联立解得 。 故选C。 3.（2019海南）如图，两物块P、Q置于水平地面上，其质量分别为m、2m，两者之间用水平轻绳连接。两物块与地面之间的动摩擦因数均为 ，重力加速度大小为g，现对Q施加一水平向右的拉力F，使两物块做匀加速直线运动，轻绳的张力大小为（　　） A. B. C. D. 【答案】D 【解析】根据牛顿第二定律，对PQ的整体： ；对物体P： ；解得 ，故选D。 4.（2020海南）如图，在倾角为 的光滑斜面上，有两个物块P和Q，质量分别为 和 ，用与斜面平行的轻质弹簧相连接，在沿斜面向上的恒力F作用下，两物块一起向上做匀加速直线运动，则（ ） A. 两物块一起运动的加速度大小为 B. 弹簧的弹力大小为 C. 若只增大 ，两物块一起向上匀加速运动时，它们的间距变大 D. 若只增大 ，两物块一起向上匀加速运动时，它们的间距变大 【答案】BC 【解析】A．对整体受力分析，根据牛顿第二定律有 解得 ，故A错误； B．对m2受力分析，根据牛顿第二定律有 解得 ，故B正确； C．根据 ，可知若只增大 ，两物块一起向上匀加速运动时，弹力变大，根据胡克定律，可知伸长量变大，故它们的间距变大，故C正确； D．根据 ，可知只增大 ，两物块一起向上匀加速运动时，弹力不变，根据胡克定律，可知伸长量不变，故它们的间距不变，故D错误。故选BC。 5.(2013福建)质量为M、长为L的杆水平放置，杆两端A、B系着长为3L的不可伸长且光滑的柔软轻绳，绳上套着一质量为m的小铁环。已知重力加速度为g，不计空气影响。若杆与环保持相对静止，在空中沿AB方向水平向右做匀加速直线运动，此时环恰好悬于A端的正下方，如图乙所示。 ①求此状态下杆的加速度大小a； ②为保持这种状态需在杆上施加一个多大的外力方向如何？ 【答案】： （2） 与轻杆成60角 【解析】：因为圆环、轻杆整体无相对运动具有共同大小的加速度，所以只要求得圆环的加速度大小即可，圆环受力比轻杆简单，如图所示，对圆环受力分析，结合正交分解找到相应参数之间的关系： 选择轻杆和圆环整体分析：整体之所以能够维持现有的运动状态，需要施加一个斜向右上方的外力F，假设该力与轻杆之间的夹角为 ，如图所示，对整体受力分析，结合矢量三角形法，将物体所受的外力与合外力放在一个封闭的三角形中，利用矢量三角法即可求得： 6.（2017年海南）如图，水平地面上有三个靠在一起的物块P、Q和R，质量分别为m、2m和3m，物块与地面间的动摩擦因数都为μ。用大小为F的水平外力推动物块P，记R和Q之间相互作用力与Q与P之间相互作用力大小之比为k。下列判断正确的是 A．若μ≠0，则k= B．若μ≠0 ，则 C．若μ=0，则 D．若μ=0，则 【答案】:BD 【解析】：将PQR 看成两部分，PQ为一部分，R 为一部分，结合结论：QR之间的力 将QR看成一部分，P 看成一部分PQ之间的 力： 故 ，B正确，又因为PQR 与水