第3章 专题5 整体法与隔离法-【高中必刷题】2024-2025学年新教材高中物理必修1同步课件 (人教版)

物理 必修第一册 RJ 1 5 专题5 整体法与隔离法 刷题型 2 1.用轻质细线把两个质量未知的小球悬挂起来，如图所示.现对小球 持续施加一个水平向 左的恒力，并对小球 持续施加一个水平向右同样大小的恒力，最后达到平衡状态.下列选 项中表示平衡状态的图可能是( ) A A. B. C. D. 题型1 整体法 3 解析 将两球和两球之间的细线看成一个整体,对整体进行受力分析如图所示,整体达 到平衡状态,根据平衡条件可知整体受到小球上方的细线的拉力 的大小等于小球 、的重力大小之和,方向沿竖直方向,故小球 上方的细线必定沿竖直方向,A正确. 题型1 整体法 4 2.[陕西榆林2024高一上期末] 某体育场看台的风雨棚是钢架结构的，两侧倾斜钢柱用固定在其顶 端的钢索拉住，下端用铰链与水平地面连接，钢索上有许多竖直短钢棒支撑棚顶，整个系统左右 对称，结构简化图如图所示.假设钢柱与水平地面所夹锐角为 ，钢索上端与钢柱的夹角为 ， 钢索、短钢棒及棚顶的总质量为，重力加速度为 ，则钢柱对钢索拉力的大小为( ) B A. B. C. D. 题型1 整体法 5 解析 钢索、短钢棒及棚顶作为一个整体受到三个力作用：整体重力 ,两侧钢柱对钢索拉力均 为,根据受力平衡可得,解得 ,故B正确. 题型1 整体法 6 3.[湖南张家界2024高一上期末] 春节期间人们都喜欢在阳台上挂一些灯笼来作为喜庆的象征.如 图所示，由四根等长的轻质细绳悬挂起三个质量相等的灯笼1、2、3，中间的两根细绳和 之间的夹角 ，则下列选项中正确的是( ) D A.与竖直方向的夹角为 B. 的拉力为单个灯笼重力的2倍 C.绳与绳的弹力大小之比为 D.绳与绳的弹力大小之比为 题型2 隔离法 7 解析 对灯笼2受力分析可知 ,对灯笼1受力分析如图所示,根据平行四边 形定则得,解得,且的反向延长线过 和灯笼1重力夹角的角平分线, 故与竖直方向夹角为 ,故A、B错误；绳与绳的弹力大小之比为 ,故C 错误,D正确. 题型2 隔离法 8 4.[吉林长春外国语学校2024高一上月考] 如图甲所示为砖夹，一次可将五块砖夹起，大大提高了 工作效率.如图乙所示，五块质量相同的砖夹在两侧竖直的夹板间处于静止状态.下列说法正确的 是( ) B 甲 乙 A.砖夹对砖块的水平压力越大，4、5两块砖受到的摩擦力越大 B.3受到2施加的摩擦力大小等于自身重力的一半 C.4对3的摩擦力方向竖直向下 D.1受到2施加的摩擦力与4受到5施加的摩擦力完全相同 题型3 整体法和隔离法的结合 9 解析 设每块砖的质量为 ,只有滑动摩擦力才和正压力成正比,4、5两块砖处于静止状态,受静摩 擦力作用,与正压力无关,故A错误.对五块砖整体进行受力分析，如图1所示,根据平衡条件有 ,方向均竖直向上，分别对1和5进行受力分析,如图2所示,1受到2施加的摩擦力 与5受到4施加的摩擦力大小均等于 ,方向均为竖直向下,根据牛顿第三定律可知,4受到5施 加的摩擦力大小,方向竖直向上,则1受到2施加的摩擦力 与4受到5施加的摩擦 力 大小相等,方向相反,故D错误. 图1 图2 题型3 整体法和隔离法的结合 10 对2进行受力分析如图3所示,由牛顿第三定律可知1对2的摩擦力大小 ,方向竖直 向上，根据平衡条件可得2受到3施加的摩擦力大小 ,方向竖直向下,根据牛顿第三定律 可知,3受到2施加的摩擦力大小 ,方向竖直向上，故B正确.对3进行受力分析,受重 力、2对3的摩擦力和4对3的摩擦力,如图4所示,根据平衡条件可得3受到4施加的摩擦力大小 ,方向竖直向上,故C错误. 图3 图4 题型3 整体法和隔离法的结合 11 5.[陕西西安铁一中学2024高一上期末]（多选）如图所示，两个完全相同的箱子甲、乙放在水平 地面上，箱子中分别放着两个完全相同的木块和 ，用两根完全相同的轻质弹簧连接，弹簧的另 一端固定在箱子的右上角.两个箱子唯一的不同之处在于甲箱中的木块 位置比较靠左，弹簧处于 拉长状态，乙箱中的木块 位置比较靠右，而弹簧处于压缩状态，下列说法正确的是( ) AD A.两个箱子对地面的压力大小相等 B.两个箱子受到地面的摩擦力方向相反 C.两个木块对箱子的压力大小相等 D.两个木块受到箱子的摩擦力方向相反 题型3 整体法和隔离法的结合 12 思路导引 以整体为研究对象,根据竖直方向和水平方向受力平衡分析箱子对地面的压力和箱子受 到地面的摩擦力情况；隔离、 进行受力分析,甲中弹簧处于拉长状态,乙中弹簧处于压缩状态,根 据平衡条件分析甲、乙箱子中的木块所受压力和摩擦力的大小、方向. 题型3 整体法和隔离法的结合 13 解析 以甲箱子、木块A和弹簧作为整体,整体受重力、地面的支持力.根据受力平衡可知,甲箱子受 到地面的摩擦力为0,地面对甲箱子的支持力等于整体的重力；同理,以乙箱子、木块B和弹簧作为 整体,根据受力平衡可知,乙箱子受到地面的摩擦力为0,地面对乙箱子的支持力等于整体的重力,则 根据牛顿第三定律可知,两个箱子对地面的压力大小相同,故A正确,B错误.甲箱中的弹簧处于拉长状 态,对A有斜向上的拉力,乙箱中的弹簧处于压缩状态,对B有斜向下的压力 . 题型3 整体法和隔离法的结合 14 对木块A、B受力分别分析如图1、图2所示,由于弹簧对木块A的拉力有竖直向上的分力,则木块A 对箱子的压力小于木块A的重力；由于弹簧对木块B的弹力有竖直向下的分力,则木块B对箱子的压 力大于木块B的重力.则两个木块对箱子的压力大小不相等,故C错误.弹簧对木块A有水平向右的分 力,则木块A受到箱子的摩擦力方向向左；弹簧对木块B有水平向左的分力,则木块B受到箱子的摩 擦力方向向右,可知两个木块受到箱子的摩擦力方向相反,故D正确. 图1 图2 题型3 整体法和隔离法的结合 15 5 专题5 整体法与隔离法 刷难关 16 1.[安徽安庆二中2024质量检测] 如图所示，有40颗质量相等的小球（可视为质点），将它们用 长度相等的轻绳依次连接，再将两端固定在天花板上，静止时，连接天花板的轻绳与水平方向夹 角为 ，已知每颗小球的重力均为 ，则第15颗小球与第16颗小球之间轻绳的张力大小为 ( ) C A. B. C. D. 17 解析 以左侧20颗小球为整体,设每个小球的质量为 ,受力分析如图甲所示,由共点力的平衡条件 可知,解得 ,以16到20这五个球为整体,受力分析如图乙所示,根据共点力的平 衡条件可得第15颗小球与第16颗小球之间轻绳的张力大小为,解得 ,故 C正确. 甲 乙 18 2.（多选）如图所示，质量的斜面体 静止在粗糙的水平地面上，斜面体的两个斜面均 光滑，两个质量均为的物体、分别在沿各自斜面向上的力和 的作用下处于静止 状态，两个斜面的倾角分别为 、 .取重力加速度大小 ， ， ，以下说法正确的是( ) BC A.拉力 B.拉力 C.地面对斜面体的支持力大小为 D.地面对斜面体 的摩擦力向左 19 解析 对A进行受力分析,如图甲所示,沿斜面方向有 ,解得 ,故A错误.对B进行 受力分析,如图乙所示,沿斜面方向有 ,解得 ,故B正确.C与地面接触,对整体进 行受力分析,如图丙所示,假设摩擦力的方向水平向右,水平方向有 ,竖直方向 有,解得 , ,故C正确,D错误. 甲 乙 丙 20 3.如图所示，三根完全相同的粗细均匀的圆木、、 堆放在水平地面上 并处于静止状态，每根圆木的质量为，截面的半径为 ，三个截面圆心 连线构成的等腰三角形的顶角 .若在地面上的两根圆木刚好要 D A.圆木间的弹力大小为 B.地面上的每根圆木受到地面的摩擦力大小为 C.地面上的每根圆木受到地面的作用力大小为 D.地面与圆木间的动摩擦因数为 滑动，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，不考虑圆木之间的摩擦，重力加速度为 ，则( ) 21 解析 对A进行受力分析,如图所示,A处于平衡状态,所受合力为零,有 ,,解得 ,A 错误；地面上的每根圆木受到地面的摩擦力大小为 ,由牛顿 第三定律可得,解得 ,B错误；对B,在竖直方向上有 ,由牛顿第三定律可得,解得 ,地面上的每根圆木受到地面 的作用力大小为 ,C错误；地面上的两根圆 木刚好要滑动时,摩擦力恰好是最大静摩擦力,则有,解得 ,D正 确. 22 4.[陕西咸阳实验中学2024高一上期中] 某工人使用双轮手推车运送短钢管，钢管在推车里保持静 止，手推车装入钢管后的侧面示意图如图所示.推车的侧面与底面垂直，当侧面 与水平 方向夹角 时，6号钢管对侧面的压力等于其重力 ，忽略一切摩擦，则( ) D A.其他钢管对6号钢管的作用力大小等于 B.底面受到的压力小于侧面 受到的压力 C.若减小 角，钢管仍保持静止.则钢管对推车的总作用力将增大 D.若减小 角，钢管仍保持静止，则底面 受到的压力减小 23 思路导引 隔离6号钢管对其进行受力分析,根据平衡条件求解其他钢管对6号钢管的作用力大小;对 所有钢管整体进行受力分析,根据平衡条件和牛顿第三定律列式分析即可. 24 解析 对6号钢管进行受力分析,由于钢管静止,即受力平衡,则其他钢管对6号钢管的作用力与6号钢 管的重力及侧面给的支持力的合力等大反向,如图甲所示,重力与支持力的合力大小为 ,故其他 钢管对6号钢管的作用力大小也为 ,故A错误；将所有钢管视为一个整体,进行受力分析,如图乙所 示,可得,由牛顿第三定律可知,底面受到的压力大于侧面 受到的压力,故B错 误； 甲 乙 25 将所有钢管视为整体,根据受力平衡可知,推车对钢管整体的作用力与钢管整体的重力平衡,故无论 如何变化,只要钢管仍保持静止,推车对钢管整体的作用力保持不变,钢管对推车的总作用力保持不 变,故C错误；若减小 角,钢管仍保持静止,有 ,可知钢管受到底面 的支持力减 小,根据牛顿第三定律可知底面 受到的压力减小,故D正确. 26 5.[云南昆明云南师大附中2024高一上期末] （多选）如图所示，一根弯折的光滑杆 上套着两个小环、，小环直径略大于杆，两小环用轻绳相连.小环 在沿杆向上的 力 的作用下缓慢沿杆向上运动的过程中，下列说法正确的是( ) ABD A.杆对 环的弹力增大 B.轻绳上的张力会变大 C.力 变小 D.杆对 环的弹力变小 27 解析 设绳与竖直杆的夹角为 ,与倾斜杆的夹角为 ,倾斜杆与水平方向的夹角 为 .分别对A、B受力分析,如图所示.将绳对B的拉力正交分解,由平衡条件可得 竖直杆的支持力和绳的拉力大小分别为 , ,小环A在沿杆向 上的力的作用下缓慢沿杆向上运动的过程中, 增大,则、 都变大,故A、B 正确；对小环A受力分析,受到绳的拉力,倾斜杆的支持力,重力和 ,由 平衡条件可得,随着小环A上移,夹角 逐渐减小,可知力 变大,故C错误；对 两个小环和轻绳整体受力分析,可得 ,由几何关系可得 为倾斜杆和竖直方向的夹角,为定值,增大,因此 减小,故D正确. 28 $$