第3章 专题探究3 整体法与隔离法-【学霸题中题】2024-2025学年新教材高中物理必修第一册(人教版2019) 江苏专用

专题探究三整体法与隔离法 题型1整体法 A.A与B之间一定存在摩擦力 1.(2024·广东珠海月考)用轻质细线 B.B与地面之间一定存在摩擦力 把两个质量未知的小球悬挂起来！ C.B对A的支持力一定小于mg 如图所示.现对小球a持续施加一 D.地面对B的支持力的大小一定等于 个向左偏下30°的恒力，并对小球b持续施加 (M+m)g 一个向右偏上30°的同样大的恒力，最后达到 4.如图所示，物块A套在粗糙的水平横杆上，其 平衡，表示平衡状态的图可能是 下方用长为L的轻质细线连接一质量为m的 小球B,开始时系统处于静止状态现用水平力 F缓慢拉动小球B至图中虚线位置，该过程中 物块A始终处于静止状态，下列说法正确的是 A C D 2.(2024·安徽天一大联考期末)如图所示，在 A.水平力F的大小不变 倾角0=30°的光滑斜面上固定一个光滑竖直 B.细线的拉力变小 挡板，三个质量均为m的正方体物块A、B、C C.横杆对物块A的摩擦力 用轻杆连接，构成一个等边三角形放在斜面 变大 与挡板之间.A与光滑竖直挡板接触，B放于 D.横杆对物块A的支持力变大 光滑斜面上，C位于B的正上方，三个小物块5.如图，一停放在水平路面上的货车车厢中，底 均处于静止状态，重力加速度为g,则B对斜 部平整排列着三个油桶A、B、C,油桶D摆放 面的作用力大小为 在桶A、B之间.司机在C右侧插入一块薄板， 使下层油桶相互紧贴.薄板右侧是固定挡板： 四个油桶完全相同，忽略一切摩擦，下列说法 正确的是 ( A.油桶B所受合外力最 (D A.33mg B.6mg 大，D所受合外力最小 C.√3mg D.2.3mg B.车厢对B的支持力大小b d 题型2隔离法 是B所受重力的2倍 3.如图所示，质量为m的木块A放在质量为M C.A对D的支持力与B对D的支持力大小相 的三角形斜劈B上，现用大小均为F、方向相 等，且都小于D的重力 反的水平力分别推A和B,它们均静止不动， D.若抽去薄木板，稳定后B对D的支持力 则 减小 题型3整体法和隔离法的综合应用 6.(2024·江苏海安实验中学期末)如图所示，光 滑挡板OP,OQ相互垂直，OP竖直放置，小球 第三章学霸071 A、B固定在轻杆的两端现用水平力F将B向9.用大小为F的两个力将1O0块重为G的砖头 左缓慢推动一小段距离，则此过程中( 夹住，如图所示.设所有接触面间的动摩擦因 A.轻杆对A的弹力变大 数均为4，则第27号和28号砖块之间的摩擦 B.挡板OP对A作用力变大 力为 C.水平力F变小 D.挡板OQ对B支持力变小” 0 7.(2024·湖南平江一中月考)如图所示，一斜 A.23G B.27G 面体C放置在水平地面上，倾角为0=37°，质 C.28G D.2uF 量M=6.0kg,物块B置于斜面上，B通过细绳 10.(2024·江苏启东质检)如图所示，物块A、 跨过光滑的定滑轮与物块A相连接，A、B质 带光滑定滑轮的矩形物体B和悬挂的小球 量相等均为m=1.0kg,连接B的一段细绳与 C处于静止状态.A与B、B与地面的接触面 斜面平行，A、B、C都处于静止状态，sin37°= 均粗糙.绕过光滑的定滑轮的轻绳和轻弹 0.6,重力加速度g取10m/s2.则有() 簧分别与小球C相连，轻弹簧中轴线与竖直 方向的夹角为60°，轻绳与竖直方向的夹角 为30°，A、B、C的质量分别为m,=2kg、mg= 5kg、me=1kg.弹簧的伸长量为△x=2cm (重力加速度g取10m/s2).求： A.C对B的摩擦力大小为6N (1)弹簧的劲度系数k: B.C对B的摩擦力方向沿斜面向上 (2)物体B对物块A的静摩擦力： C.水平面对C的摩擦力大小为6N (3)地面对物体B的摩擦力， D.水平面对C的支持力大小为64N 8.(2024·山东滨州期末)小院里一 30 60 条轻质葫芦藤（视为轻绳）上结了 三只葫芦，轻质藤1绕在横梁上与竖直方向 的夹角为0=30°，轻质藤4水平缠绕在竖直 立柱上，三个葫芦的质量均为m=10g,四条 轻质葫芦藤的拉力分别是F,、F,、F,、F4重力 加速度g取10m/s2.下列说法正确的是 8 3 A.F= N 3 B.F2= N 15 10 1 C.F=5 N ③ D.F4= 必修第一册学霸072B受力分析，因风力和浮力不变，则有n:= 以，对A受 2Tcs30°=m1g,对乙环有2Tc0s60°=m2g,得m,:m2= Fa an60°，故C正确，ABD错误故选C 力分析，可知竖直向上的合力为F,-mg,设最下面的轻 专题探究三整体法与隔离法 绳与竖直的方向的夹角为日，则有m0=。 风一，因 n-mg 1.A解析：将两球连同之间的细线看成一个整体，对整体受 Fe-mg<FY,故tan>tana,即>a,故选A. 力分析如图，根据平衡条件可知α球上方的细线必定沿竖 14.C解析：只用O4,0B绳将重物提起时，受力如图甲： 直方向，故A正确，BCD错误.故选A 根据平衡条件有F,sin30°+F2cos30°=G,F,eos30°= F血30，联立以上各式解得.5￡ 3G E3F2,2 选项A错误； 2.D解析：由题意，对A,B,C整体研究，受到挡板的弹力F、 总重3mg和斜面的支持力N,如图所示 U 只用OA、OC绳将重物提起时，受力如图乙： 根据平衡条件有F,sin30°=G,F,cos30°=F,联立以上各 式解得523 F3,B=26,R=3G,选项B错误 根据平衡条件可得B受到斜面的支持力为N=3g 由以上结果可得 年元2选项C正确，D错误故 -1B1 25mg,则B球对斜面的作用力大小为N=N=23mg,故 本题选C 选D. 15.C解析：如图所示： 3.D解析：BD.对A、B整体受力分析如图甲，受到重力 12.00cm (M+m)g,支持力N和已知的两个推力，对于整体，由于 10 两个推力的合力为零，故整体与地面间没有摩擦力，根据 13.00e 共点力平衡条件，对整体有N=(M+m)g,选项B错误、 5.00cm D正确. 0 由几何关系可知平衡时每根弹簧的长度均为 √/12.00+5.00cm=13.00cm,每根弹簧的伸长量均为 △x=4.00cm,每根弹簧的弹力大小均为F=kAx=1.3N, 根据竖直方向受力平衡可得矿泉水瓶受到的重力大小 5 G=3fes0=3x1.3x3N=1.5N,故选C 16.D解析：对宝宝受力分析，如图所示： 2J2 2x G 丙 设每个受力点受到的支持力为F、,摩擦力为「，由图可 AC.再对物体A受力分析如图乙、丙、丁，受重力mg,已知 知，不能确定宝宝每个受力点受到墙壁的支持力与重力 的推力F,斜面体B对A的支持力N和摩擦力了，当推力F 的大小关系，也不能确定每个受力点受到墙壁的摩擦力 沿斜面分量大于重力的下滑分量时，摩擦力的方向沿斜面 与重力的大小关系，但可以确定每个受力点受到墙壁的 向下：当推力F沿斜面分量小于重力的下滑分量时，摩擦 摩擦力一定大于支持力.故选D. 力的方向沿斜而向上，当推力F沿斜面分量等于重力的下 第3关（练思雏宽度） 滑分量时，摩擦力为零，根据共点力平衡的条件，运用正 17,C解析：小球C为轻环，重力不计，受两边细线的拉力的 交分解法，可以得到N'=mgcos0+Fsin0,设∫沿x轴正方 合力与杆垂直，C环与乙环的连线与竖直方向的夹角为 向，有∫+Fcos8=mgsin6,联立两式得N”=mg 60°，C环与甲环的连线与竖直方向的夹角为30°，4点与甲 环的连线与竖直方向的夹角为30°，乙环与B点的连线与 (mn6ms0)-m8则当K。g时，B对A的 竖直方向的夹角为60，根据平衡条件，对甲环 支持力大于mg,故选项AC均错误故选D. 参考答案学霸23 4.C解析：以小球B为研究对象，小球B受重力mg、细线的 受力分析，由平衡条件可得水平方向F”。=T©s37°=8N, 拉力T和水平力F的作用，受力情况如图所示： 同理，竖直方向可得(M+m)g=FN+Tsin37°，解得Fx 64N,故C错误：D正确.故选D. 8.C解析：AD.将三个葫芦视为整体，由平衡得F,= 之生2会、。了4—， 3mg mg 故AD错误：B.设藤2与竖直方向夹角为，对1、2之间的 用水平力F缓慢拉动小球B的过程中，细线与竖直方向的 葫芦分析得F,sin9=F,sina,F,co80=mg+F,cosg,解得 夹角0不斯变大，则水平力F和细线的拉力T均变 F=7mg= N,故B错误：C.设藤3与竖直方向夹角为 大，AB错误：以物块A和小球B整体为研究对象，水平方 0 向上横杆对物块A的摩擦力=F变大，竖直方向上横杆对 B,对2、3之间的葫芦分析得F,sinB=F:,F,cosB=mg,解得 物块A的支持力N=(M+m)g,保持不变，C正确，D错误 故选C B=2mg=5N,故C正确故选C 5.C解析：A.车停放在路面上，4个油桶静止在货车上，则 9.A 解析：对100块砖这个整体分析 4个油桶的合力全为零，故A错误： B.把A,B、D三个油桶看成整体，竖直方向根据平衡条 件2F,=3mg,则车厢对B的支持力大小是B所受重力的 234 9899100 倍，故B精误， CD.对桶D受力分析，受重力，A对D的支持力与B对D的 100( 支持力，如图 根据平衡力条件2f100G,解得f=50G,对1号砖分析 +c 根据平衡条件推得1号和2号砖之间的摩擦力大小为厂= 50G-G=49G,对2号砖分析 t 根据平衡条件可知2Fos0=mg,代入数据解得P=5 3 mg, 则A对D的支持力与B对D的支持力大小相等，且都小 5 于D的重力，若抽去薄木板，B向右移动，稳定后日变大， 根据平衡条件推得2号和3号砖之间的摩擦力大小为5= FZ)F变大，故C正确，D错误赦选C 50G-G-G=48G.对3号砖分析 ↑ 6.C解析： G 根据平衡条件推得3号和4号传之间的摩擦力大小为= 50G-G-G-G=47G,同理可得，第27号和28号砖块之间的 摩擦力大小为/m=50G-27G=23G,故选A AB.设杆与OP的夹角为0，对A球受力分析如图，由平衡 10.(1)250Vm253N.方向水平向右(2)2N,方 条件可得F:-R=gm0,现用水平力P将B向左 向水平向右 缓慢推动一小段距离，A球上升，夹角0变小，轻杆对A的 解析：(1)对小球的受力分析如图所示 弹力变小，挡板OP对A作用力变小，所以AB错误； C.把4、B看成一个整体，对整体受力分析有，水平方向受 两力，水平向左的力F与水平向右的弹力F第，竖直方向受 两力，竖直向下的总重力G,与竖直向上的挡板OQ支持 力N,由平衡条件可得，水平力F总是与F,相等，所以轻 根据正交分解法，则有mcg=Fcos60°+F,cs30°， 杆对A的弹力F变小时，水平力F变小，则C正确：D.竖 直方向总重力G与竖直向上的挡板OQ支持力N也总是 Fasin60°=Frsin30,代人数据得F,=53N,Fm=5N, 相等的，所以挡板OQ对B支持力保持不变，则D错误，故 由胡克定律F.=Ax,可得k F掉5 △x2cm =250N/m 选C. 7.D解析：AB.对物块B受力分析，有ngsin37°=6N<T= (2)由二力平衡可知B对A的静摩擦力为f=F,=53N, mg=10N,可知，C对B的摩擦力方向沿斜面向下，且F。= 方向水平向右 T-mgsin37°=4N,故AB错误：CD.对斜面体C和物块B (3)将AB看成整体，受力分析如图所示 必修第一册学霸24 F.t 斜面向下的运动趋势，∫的方向沿斜面向上，有F2+∫= mgsin0…②：由最大静摩擦力等于滑动摩擦力可知∫= f umgeos.…③，由①②可求得f的值，而物块的质量m,斜面 的顾角9无法求出，故物块对斜面的正压力(N=mg©8)也 无法求出综上所述，正确答案为G (m+malg 5.B解析：对A.B整体，设A与地面间的动摩擦因数为41， 根据正交分解法，则有∫=F,c0s60°= 5w3 N,方向水平 有41=0.2，由受力平衡可知F=4,(m,+m#)g, 对B物体，由受力平衡可知mg=F, 向右 解得山= =0.5. 专题探究四受力平衡的临界极值问题 4,(m,+me）g4,(9me+me）g1041 故选B 1.A解析：将一个大小、方向确定的力分解为两个等大的力 6.C解析：设A、B刚好发生相对滑动，A,B的受力如图所示 时，合力在两个分力的角平分线上，且两分力的夹角越 大，分力越大，因而当绳子拉力达到F=10N的时候，绳子 间的张角最大，为120°，此时两个挂钉间的距离最大：画框 受到重力和绳子的拉力，三个力为共点力，受力如图： 以B为对象，则有mg+fsin45°=F心o%45°，以A为对象，则 挂 牲钉 有F=fos45°+Fsin45°，又f户μFm=uF4,联立解得施加 G 在部件A上的水平力F的最小值为F=1mg, 1-4 绳子与竖直方向的夹角为0=60°，绳子长为L。=1m,则 专题探究五共点力动态平衡 有mg=2Fc0s8,两个挂钉的间距L=2× (台n0)解得 1.C解析：设轻绳与竖直方向的夹角为8，以圆环P为对 象，受到重力、杆的弹力和轻绳的拉力，根据受力平衡可得 2m,故选A 2.C解析：以0点为对象，根据受力平衡可得T1c0s45°= 7as0=mg,Tim0=N,可得T=g,N=mgtan6,将竖直吊 Tc=mg,Torsin45°=TM,可得Ta=2mg,Tw=mg,可知 从A点水平向右缓慢移到B点，由图可知日逐新变 当所悬挂物体的重力达到5N时，此时Tm=5N,T= 小，cos0逐渐变大，tan0逐渐变小，则杆的弹力变小，轻绳 52N<10N,为使OA、OB均不被拉断，OC下端所悬挂物 的拉力变小故选C 体的最大重力是5N.故选C 2.C解析：弹性轻绳处于竖直方向时. 2sin Fmg 3.、mg 设其伸长量为：1，劲度系数为k,则受 sin 力分析如图甲所示根据平衡条件得中 解析：作出物体A受力如图所示， T,+N,=G,T,=向右拉至某一位置 由平衡条件： 时.滑块A受力如图乙所示，其中日为G F,=Fsin8+F,sina-mg=0-…① 此时弹性轻绳与水平方向的夹角.根甲 F,=Fcos 0-F-F cos 0=0..2) 据正交分解和力的平衡条件可得Tsin0+V2=G,T2cs0+ 由①2式分别得：F=g。F…③ f=F,T2=x.设弹性轻绳自然长度为1，则1+x,=(1+ sin 6 x2)sin8,所以有N2=C-kx2sin6<G-:1=N1,即地面对A的 P2。④ 支持力减小，A与地面间的摩擦力变小所以C正确 3.D解析：AB.作出小球的受力分析如图所示 要使两绳都能绷直，则有： F,≥0…) fF2≥0…⑥ 由③⑤式得F有最大值：F=mg sin 0 由④6式得F有最小值：Fm2sim0 mg 小球受重力mg,斜面对小球的弹力F、1,挡板对小球的弹 即6F≤。 力F:,由于小球始终受力平衡，因此这三个力的矢量始终 sin 可以构成一个闭合的矢量三角形，而其中重力是恒力，斜 4.C解析：根据题意，设物块受到的最大静F、 面对小球的弹力F、的方向始终不变，则在挡板绕接触点 摩擦力为「，对物块受力分析（如图所示）， 逐渐旋转到水平方向的过程中，挡板对小球的弹力F:先 若FP>mgsin8,则物体有沿斜而向上运动的 减小后增大，斜面对小球的弹力F始终减小，故AB错 趋势，∫的方向应沿斜面向下，有F,= 误：C.挡板转到竖直方向时，小球所受力的矢量三角形如 mgsin0+f①：若F<mgsin8,则物体有沿 图所示 参考答案学霸25