第三章 专题探究三 整体法与隔离法-【学霸黑白题】2025-2026学年高中物理必修第一册（人教版2019 江苏专用)

专题探究三 黑题 专题强化 题型1整体法 1.(2024·广东珠海月考)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a持续施加 一个向左偏下30°的恒力，并对小球 b持续施加一个向右偏上30°的同样大的恒 力，最后达到平衡，表示平衡状态的图可能是 D 2.(2024·安徽天一大联考期末)如图所 示，在倾角0=30的光滑斜面上固定一个光滑 竖直挡板，三个质量均为m的正方体物块A、 B、C用轻杆连接，构成一个等边三角形放在 斜面与挡板之间.A与光滑竖直挡板接触，B 放于光滑斜面上，C位于B的正上方，三个小 物块均处于静止状态，重力加速度为g,则B 对斜面的作用力大小为 A.33mg B.6mg C.√3mg D.2√3mg (第2题) (第3题)》 题型2隔离法 3.·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，现用大小均为F、方向相 反的水平力分别推A和B,它们均静止不动，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 第三章 整体法与隔离法 限时：45min 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 4.如图所示，物块A套在粗糙的水平横杆 上，其下方用长为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.水平力F的大小不变 B.细线的拉力变小 C.横杆对物块A的摩擦力变大 D.横杆对物块A的支持力变大 (第4题) (第5题) 5.#(2025·山西太原期末)如图所示，取 下轴承的外圈竖直放置，轴承外圈可看作内 壁光滑的竖直圆形轨道，其内恰好可填装5个 完全相同且重为G的光滑球状钢珠，钢珠1、5 的重心与圆心O在同一条平行于地面的水平 线上.下列选项正确的是 () A.1受到轴承外圈的弹力水平向左 B.根据题设条件，2对1的作用力不可求 C.2受到1、3作用力的合力与水平方向成 45°角 D.2与3的作用力大于I与2的作用力 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A、B固定在轻杆的两端.现用水平力F将 黑白题071 B向左缓慢推动一小段距离，则此过程中 A.轻杆对A的弹力变大 B.挡板OP对A作用力变大 C.水平力F变小 D.挡板OQ对B支持力变小 7.#(2025·浙江温州期末)如图甲所示为一 鸡蛋收纳架，利用斜坡使鸡蛋自动滚下.斜坡 底端有一竖直挡板，斜坡倾角0=30°并开有凹 槽，凹槽宽度为2R.现将5个鸡蛋放置在鸡蛋 架上，将鸡蛋简化为质量为m、半径为R的球， 图乙为正视图，图丙为沿斜坡方向视角.已知 重力加速度大小为g,不计一切摩擦，下列说 法正确的是 7 鸡器 2R 丙 A.鸡蛋架对5号鸡蛋的作用力大小为mg B.4号鸡蛋对5号鸡蛋的支持力大小为mg C.竖直挡板对1号鸡蛋的支持力大小为 53 3 mg D.凹槽单侧对5号鸡蛋的支持力大小为 √2 2 mg 8.#(2024·山东滨州期末)如图 所示，小院里一条轻质葫芦藤（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,、F2、 必修第一册 F3、F重力加速度g取10m/s2.下列说法正 确的是 8 8 .③ A.F,=15 N √3 B.F2= 10 C.F,=5 N D只 -N 9.柱用大小为F的两个力将100块重为G的 砖头夹住，如图所示设所有接触面间的动摩 擦因数均为4，则第27号和28号砖块之间的 摩擦力为 A.23GB.27GC.28G D.2μf 10.:(2024·江苏启东质检)如图所示，物块 A、带光滑定滑轮的矩形物体B和悬挂的小 球C处于静止状态.A与B、B与地面的接触 面均粗糙.绕过光滑定滑轮的轻绳和轻弹 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、mB= 5kg、me=1kg弹簧的伸长量为△x=2cm (重力加速度g取10m/s2).求： (1)弹簧的劲度系数： (2)物体B对物块A的静摩擦力： (3)地面对物体B的摩擦力. 0 30 6 B 黑白题072和细线的拉力作用.则刚开始对整体受力分析，有tana= ,当在A气球下方挂一小物件，设质量为m,对B受力分 Fa 断。因风力和浮力不变，则有m仪=对A受力分析，可知 竖直向上的合力为F#一mg,设最下面的细线与竖直的方向 的夹角为.则有m0=g因Fg,放m ana,即>a,故选A 2.C解析：只用0A、OB绳将重物提起时.受力如图甲 根据平衡条件有F,sin30°+Fc0s30°=G,F,cos30°= im30°，联立以上各式解得。尽 3G F=3,F=,F,=2 选项A错误： 乙 只用OA、0C绳将重物提起时.受力如图乙 根据平衡条件有F,sin30°=G,Fcos30°=F.联立以上各式 解得523 F =3,5=2G,=3G,选项B错误 由以上结果可得 4'F2,选项C正确，D错误故本 F 1 F2 I 题选C 3.C解析：依题意，木耙做匀速直线运动，受力平衡，可 得2Fsin+N=mg,2Fosa=∫=√5N,联立解得2F= 3mg 2in(a+30°)当绳子拉力最小时，有i血(a+30°)=1，解得 4mg.N=1 a=60,F- mg 4mg,故ABD销误，C正确 故选C. 4.B解析：对绳子受力分析如图所示，其中T、了2分别是左 右悬点对绳子的拉力大小，设重绳最低点（孤底）的张力大 小为F,分析可知其方向为水平方向，对重绳最低点左半 部分，由平衡条件有Tsna=F:对重绳最低点右半部分，由 平衡条件有T:sin B=F;对重绳，由平衡条件有T,cosB+ T,c0sa=mg.联立解得F=m sin csin B故选B. sin(a+B) T1 压轴挑战 5.C解析：小环C为轻环，重力不计，受两边细线的拉力的合 力与杆垂直，C环与乙环的连线与竖直方向的夹角为60°. 参考答案与解折 C环与甲环的连线与竖直方向的夹角为30°，A点与甲环的连 线与竖直方向的夹角为30°，乙环与B点的连线与竖直方向 的夹角为60°，根据平衡条件，对甲环有2Ts30°=m,g,对乙 环有2Tcos60°=mg,得m1:m2=tan60°，故C正确，ABD错 误.故选C 专题探究三 整体法与隔离法 黑题 专强化 1.A解析：将两球连同之间的细线看成一个整体，对整体受 力分析如图，根据平衡条件可知球上方的细线必定沿竖直 方向.故A正确，BCD错误故选A G 2.D解析：由题意，对A、B.C整体分析，受到 挡板的弹力F、总重3mg和斜面的支持力N, 如图所示：根据平衡条件可得B受到斜面的 支持力为N=3mg=23mg,则物块B对斜面 cos 8 的作用力大小为N=N=23mg,故选D. 3.D解析：BD.对A、B整体受力分析如图甲，受到重力 (M+m)g、支持力N和已知的两个推力，对于整体，由于两个 推力的合力为零，故整体与地面问没有摩擦力，根据共点力 平衡条件，对整体有N=(M+m)g,选项B错误，D正确， 丙 丁 AC再对物体A受力分析如图乙，丙、丁，受重力mg,已知的 推力F,斜面体B对A的支持力N和摩擦力∫，当推力F沿 斜面分量大于重力的下滑分量时，摩擦力的方向沿斜面向 下：当推力F沿斜面分量小于重力的下滑分量时，摩擦力的 方向沿斜面向上，当推力F沿斜面分量等于重力的下滑分量 时，摩擦力为零：根据共点力平衡的条件，运用正交分解法。 可以得到N'=mgcos8+Fsin,设f沿x轴正方向，有f+ Feos0=mgsin 6,联立两式得N'=mg(sin仇an+cos0)- 1-c088 m0,期当f大)mg时，B对A的支持力大于mg,故 选项AC均错误.故选D. 4,C解析：以小球B为研究对象，小球B受重力mg,细线的 黑白题29 拉力T和水平力F的作用，受力情况如图所示： 用水平力F缓慢拉动小球B的过程中，细线与竖T 直方向的夹角日不断变大，则水平力F和细线的 拉力T均变大，AB错误：以物块A和小球B整体 为研究对象，水平方向上横杆对物块A的摩擦力 =F变大，竖直方向上横杆对物块A的支持 力N=(M+m)g,保持不变，C正确，D错误故mg 选C 5.D解析：AB.对1、2两钢珠受力分析，如图所示，1受到轴承 外圈的弹力水平向右，由几何关系可知，1、2两钢珠球心与 轴承外圈圆心的连线构成等腰三角形，顶角为45°， mg ∠00,0，=L00,0,=67.59,则有Fs25,故AB错误： C由于F与水平方向夹角为45°.根据平衡条件可知，2受 到1,3作用力的合力与F,和重力的合力等大，反向，由此可 知，2受到1,3作用力的合力的方向与水平方向的夹角不等 于45°，故C错误：D.对2，水平方向有Fcs225°= Fsin22.5+F,c0s45°，竖直方向有下，sin22.5+ F,sin45°=mg+Fc0s22.5°，所以F3= 2mg+mgtan 22.50 in22.5°+e0s22.50 B巴没行.故D正确枚选D mg F 6.C解析：AB.设杆与OP的夹角为B,对A球受力分析如图。 由平衡条件可得。，人=ngm0.现用水平力F将日 向左缓慢推动一小段距离，A球上升，夹角日变小，轻杆对A 的弹力变小，挡板OP对A作用力变小，则AB错误：C.把A 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物，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的支持力N,由平 衡条件可得，水平力F,总是与F。相等，所以轻杆对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也总是相等的，所以 挡板OQ对B支持力保持不变，则D错误，故选C 7,C解析：A对5号鸡蛋进行分析，根据平衡条件，鸡蛋架对 3号鸡蛋的作用方大小X=m=0=g,故A错误，B.对 5号鸡蛋进行分析，根据平衡条件，4号鸡蛋对5号鸡蛋的支 持力大小八g=mgsin8=2mg,故B错误：C.对5个鸡蛋整休 进行分析，根据平衡条件可知，竖直挡板对1号鸡蛋的支持 力大小为nk=5mgam0=55g,放C正确：D根据对称性 可知.凹槽两侧对5号鸡蛋的支持力大小相等，令该支持力 必修第一册 方向与垂直于斜坡方向夹角为a,根据几何关系有ina= √2R 2 R 解得《=45.对5号鸡蛋进行分析，结合上述 有2oma=N=g,解得N=6ne 3 4mg,故D错误故选C 8.C解析：AD.将三个葫芦视为整体，由平衡条件得F,= 器=25w=停=em=g=语. 3 故AD错误：B.设藤2与竖直方向夹角为，对1、2之间的 葫芦分析得F,sin0=F,sima,F,cos0=mg+F2cosa,解得F2= g=口N,故B错误；C.设藤3与竖直方向夹角为B, 7mg210 对23之间的葫芦分析得F,sinB=F.F,csB=mg,解得 B=2mg=5N,故C正确故选C 9.A解析：对100块砖这个整体分析： 234 989910 +100G 根据平衡力条件2=100G.解得=50G.对1号砖分析： t 根据平衡条件推得1号和2号砖之间的摩擦力大小为= 50G-G=49G,对2号砖分析： c , 根据平衡条件推得2号和3号砖之间的摩擦力大小为5= 50G-G-G=48G,对3号砖分析： 15 天 根据平衡条件推得3号和4号砖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,放选A 10.()250m(2)5BN,方向水平向右(2)N,方向 水平向右 解析：(1)对小球的受力分析如图甲所示 Yme 甲 根据正交分解法，则有meg=Fcos60°+Fcos30°， Fasin60°=F,sin30°，代人数据得F,=53N,Fm=5N,由 期克定律d,可得-会-20Vm (2)由二力平衡可知B对A的静摩擦力为=F,=53N,方 黑白题30 向水平向右。 (3)将A,B看成整体，受力分析如图乙所示. Et 4(ma+mag 乙 根据正交分解法，则有。=F,cos60°=5 2 ”N,方向水平 向右 专题探究四受力平衡的临界极值问题 黑题 专题遥化 1,A解析：将一个大小，方向确定的力分解为两个等大的力 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： 挂钉G挂钉 绳子与竖直方向的夹角为0=60°，绳子长为L。=1m,则 有g=2Fom0,两个挂钉的间距L=2x(乞血0），解得L 2m,故选A 2.C解析：以0点为对象，根据受力平衡可得Tmcs45°= Tx=mg,Ta4sin45°=Tw,可得T4=√2mg,Tw=mg,可知当 所悬挂物体的重力达到5N时，此时T=5N,T=52N< 10N.为使OA、OB均不被拉断，OC下端所悬挂物体的最大 重力是5N.故选C. 「2sin0 5Fs mg 3.、mg sin 解析：作出物体A受力如图所示， 由平衡条件： F,=Fsin+F,sin9-mg=0…① F=Fcos0-F2-F,c0s0=0…② 02式分别得：f-器。8 5点2.0 要使两绳都能绷直，则有： f,≥0…5 F,≥0…6 由③⑤式得F有最大值：F=mg sin 由④⑥式得F有最小值：F-2sng mg 即256F≤ sin 4,C解析：根据题意，设物块受到的最大静摩擦力为∫，斜面的 倾角为0，对物块受力分析（如图所示），若F>mgsin9,则物 块有沿斜面向上运动的趋势，∫的方向应沿斜面向下，有 参考答案与解析 F,=mgsin+f①：若F<mgsin 6,则物块有沿斜面向下的运 动趋势，∫的方向沿斜面向上，有F2+f=mgsin 0.…②：由最大 静摩擦力等于滑动摩擦力可知f广=umgc0s0…③，由①②可求 得「的值，而物块的质量m,斜面的倾角0无法求出，故物块对 斜面的正压力(N=mgcos)也无法求出.综上所述，正确答案 为C. 5.B解析：对A,B整体，设A与地面间的动摩擦因数为41，有 4,=0.2,由受力平衡可知F=,(m,+m)g, 对B物体，由受力平衡可知mg=4F, mng mng 解得42= -=0.5 (ma+mg)g (9mm+mn)g 10u 故选B, 6.C解析：设A,B刚好发生相对滑动，A.B的受力如图所示 以B为对象，则有mg+sin45°=Fucos45°，以A为对象，则 有F=f元os45°+Fa,sin45°，又f=uFw=uF4,联立解得施加在 部件A上的水平力F的最小值为F=| g 1μ 专题探究五 共点力动态平衡 黑题 专化 1.C解析：设轻绳与竖直方向的夹角为日，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 Teos0=mg,Tsin0=N,可得T=g,N=mgtan,将竖直杆 c0881 从A点水平向右缓慢移到B点，由图可知0逐渐变小，cs日 逐渐变大，tan8逐渐变小，则杆的弹力变小，轻绳的拉力变 小故选C. 2.C解析：弹性轻绳处于竖直方向时，设 T 其伸长量为，劲度系数为k,则受力分 析如图甲所示根据平衡条件得T,+V,=中 G,T=:,向右拉至某一位置时，滑块A 受力如图乙所示，其中0为此时弹性轻G G 绳与水平方向的夹角，根据正交分解和 力的平衡条件可得Tin+N2=G,T2cow0+f=F,T=kx2.设 弹性轻绳自然长度为1，则1+x,=(1+2)in0,所以有八2= G-kx,sin0cG-x,=N,,即地面对A的支持力减小，A与地面 间的摩擦力变小所以C正确. 3.B解析：A根据平衡条件可得，A,B对皮球的合力始终与皮 球的重力等大反向，故A错误：BCD.根据皮球受到的三个力 对应的矢量三角形.如图所示可得在角增大的过程中，A,B 对皮球的压力均减小，根据牛顿第三定律可知，皮球对B的 压力减小，分析易得该压力的水平分力减小，由平衡条件可 知，B受到地面的摩擦力减小，故选B. 黑白题31