2020年高考物理《整体与隔离法在两种力学状态下的应用规律》专题训练及答案解析.doc

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1、高考物理整体与隔离法在两种力学状态下的应用规律专题训练1.（2018重庆市一诊）如图所示，有8个完全相同的长方体木板叠放在一起，每个木板的质量为100 g，某人用手在这叠木板的两侧各加一水平压力F，使木板水平静止。若手与木板之间的动摩擦因数为0.5，木板与木板之间的动摩擦因数为0.2，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取10 m/s2。则水平压力F至少为( )A8 N B15 N C16 N D30 N【答案】B【解析】：如图甲所示，根据对称性，分析可得4、5之间无摩擦力，3对4摩擦力向上fmg,4对3摩擦力向下fmg,1,2间的摩擦力最大，以2,3整体为研究对象，受力分析如图乙所示，则f3mg0

2、.2F解得：F15mg15 N，B正确。甲乙2.（2018连云港高三检测如图，支架固定在水平地面上，其倾斜的光滑直杆与地面成30角，两圆环A、B穿在直杆上，并用跨过光滑定滑轮的轻绳连接，滑轮的大小不计，整个装置处于同一竖直平面内。圆环平衡时，绳OA竖直，绳OB与直杆间夹角为30。则环A、B的质量之比为()A1 B12C.1 D.2【答案】A【解析】：分别对A、B两圆环受力分析如图，以A为研究对象，则A只能受到重力和绳子的拉力的作用，杆对A没有力的作用，否则A水平方向受力不能平衡。所以TmAg；以B为研究对象，根据共点力平衡条件，结合图可知，绳子的拉力T与B受到的支持力N与竖直方向之间的夹角都是

3、30，所以T与N大小相等，得：mBg2Tcos30T，故mAmB1，A正确。3（2018长沙模拟）如图所示的是一个力学平衡系统，该系统由三条轻质细绳将质量均为m两个小球连接悬挂组成，小球直径相比轻绳长度可以忽略，轻绳1与竖直方向的夹角为30，轻绳2与竖直方向的夹角大于45，轻绳3水平。当此系统处于静止状态时，轻绳1、2、3的拉力分别为F1、F2、F3，比较三力的大小，下列结论正确的是()AF1F3 BF2F2 DF1F3，A错误；对下方小球受力分析，因F2是直角三角形的斜边，而mg和F3是直角边，由轻绳2与竖直方向的夹角45，可知F2F3，B错误；对上方小球分析，水平方向：F1sin30F2s

4、in，因45，则F1F2，C正确，D错误。4（2017哈尔滨六中摸底）一个截面是直角三角形的木块放在水平面上，在斜面上放一个光滑球，球的一侧靠在竖直墙上，木块处于静止，如图所示。若在光滑球的最高点施加一个竖直向下的力F，球仍处于静止，则木块对地面的压力N和摩擦力f的变化情况是()AN增大 Bf增大 CN不变 Df不变【答案】AB【解析】以整体为研究对象受力分析如图甲：施加F以后很明显地面对木块的支持力由(Mm)g变为(Mm)gF，则木块对地面的压力N变大。水平方向fFN。隔离球受力如图乙：竖直方向：F1cosmgF水平方向：F1sinFN由竖直方向知加F后F1变大，则由水平方向知FN变大，联系

5、整体知木块对地面的摩擦力 f变大，故选A、B。5.(2018杭州七校联考)如图所示，甲、乙两个小球的质量均为m，两球间用细线连接，甲球用细线悬挂在天花板上。现分别用大小相等的力F水平向左、向右拉两球，平衡时细线都被拉紧。则平衡时两球的可能位置是下面的()【答案】：A【解析】：用整体法分析，把两个小球看作一个整体，此整体受到的外力为竖直向下的重力2mg、水平向左的力F(甲受到的)、水平向右的力F(乙受到的)和细线1的拉力，两水平力相互平衡，故细线1的拉力一定与重力2mg等大反向，即细线1一定竖直；再用隔离法，分析乙球受力的情况，乙球受到向下的重力mg，水平向右的拉力F，细线2的拉力F2。 要使得

6、乙球受力平衡，细线2必须向右倾斜。6.(10分)如图所示，质量M2 kg的木块A套在水平杆上，并用轻绳将木块A与质量m kg的小球B相连。今用与水平方向成30角的力F10 N，拉着小球带动木块一起向右匀速运动，运动中A、B相对位置保持不变，取g10 m/s2。求：(1)运动过程中轻绳与水平方向夹角；(2)木块与水平杆间的动摩擦因数。【答案】(1)30(2)【解析】(1)设轻绳对B的拉力为FT，以小球为研究对象，分析受力，作出受力图如图甲，由平衡条件可得：Fcos30FTcos，Fsin30FTsinmg代入解得，FT10 N，tan，即30。(2)以木块和小球组成的整体为研究对象，分析受力情况

7、，如图乙。由平衡条件得Fcos30FfFNFsin30(Mm)g，又FfFN解得。7.(15分)所受重力G18 N的物块悬挂在绳PA和PB的结点上。PA偏离竖直方向37角，PB在水平方向，且连在所受重力为G2100 N的木块上，木块静止于倾角为37的斜面上，如图所示，试求：(sin530.8，cos530.6，重力加速度g取10 m/s2)(1)木块与斜面间的摩擦力大小；(2)木块所受斜面的弹力大小。【答案】(1)64.8 N(2)76.4 N【解析】如图甲所示，分析P点受力，由平衡条件可得：FAcos37G1，FAsin37FB可解得：FB6 N。再分析G2的受力情况如图乙所示，由平衡条件可

8、得FfG2sin37FBcos37，FNFBsin37G2cos37，FBFB，可求得Ff64.8 N，FN76.4 N。8.(多选)(2015新课标全国20)在一东西向的水平直铁轨上，停放着一列已用挂钩连接好的车厢。当机车在东边拉着这列车厢以大小为a的加速度向东行驶时，连接某两相邻车厢的挂钩P和Q间的拉力大小为F；当机车在西边拉着车厢以大小为a的加速度向西行驶时，P和Q间的拉力大小仍为F。不计车厢与铁轨间的摩擦，每节车厢质量相同，则这列车厢的节数可能为()A8B10C15 D18【答案】：BC【解析】：设每节车厢的质量为m，这列车厢的节数为n，东边车厢的节数为x，西边车厢的节数为nx。当机车

9、在东边拉车厢时，对西边车厢受力分析，由牛顿第二定律可得F(nx)ma；当机车在西边拉车厢时，对东边车厢受力分析，由牛顿第二定律可得Fmax，联立可得nx，x为3的倍数，则n为5的倍数，选项B、C正确，选项A、D错误。9.如图所示，质量分别为m1、m2的两个物体通过轻弹簧连接，在力F的作用下一起沿水平方向做匀加速直线运动(m1在光滑地面上，m2在空中)。已知力F与水平方向的夹角为。则m1的加速度大小为()A.BC. D【答案】：A【解析】：把m1、m2看成一个整体，在水平方向上加速度相同，由牛顿第二定律可得Fcos (m1m2)a，所以a，选项A正确。10.如图所示，有材料相同的P、Q两物块通过

10、轻绳相连，并在拉力F作用下沿斜面向上运动，轻绳与拉力F的方向均平行于斜面。当拉力F一定时，Q受到绳的拉力()A与斜面倾角有关B与动摩擦因数有关C与系统运动状态有关D仅与两物块质量有关【答案】：D【解析】：设P、Q的质量分别为m1、m2，Q受到绳的拉力大小为FT，物块与斜面间的动摩擦因数为。根据牛顿第二定律，对整体进行分析，有F(m1m2)gsin (m1m2)gcos (m1m2)a；对Q进行分析，有FTm2gsin m2gcos m2a，解得FTF。可见Q受到绳的拉力FT与斜面倾角、动摩擦因数和系统运动状态均无关，仅与两物块质量和F有关，选项D正确。11.如图甲所示，质量为m0的小车放在光滑

11、水平面上，小车上用细线悬吊一质量为m的小球，m0m，用一力F水平向右拉小球，使小球和车一起以加速度a向右运动时，细线与竖直方向成角，细线的拉力为FT。若用一力F水平向左拉小车，使小球和车一起以加速度a向左运动时，细线与竖直方向也成角，如图乙所示，细线的拉力为FT。则()AFF，FTFT BFF，FTFTCFFT DFF，FTm，所以aa。对小球与车组成的整体，由牛顿第二定律得F(m0m)a，F(m0m)a，所以FF，选项B正确。12（2017福建宁德一模）如图所示，质量为0.2 kg的物体A静止在竖直的轻弹簧上，质量为0.6 kg的物体B由细线悬挂在天花板上，B与A刚好接触但不挤压。现将细线突

12、然剪断，则在剪断细线的瞬间A、B间的作用力大小为(g取10 m/s2)()A0.5 N B2.5 N C0 D1.5 N【答案】D【解析】剪断细线前，A、B间无压力，则弹簧的弹力FmAg2 N，在剪断细线的瞬间，对整体受力分析，得整体加速度a7.5 m/s2，对B隔离分析有mBgFNmBa，解得FNmBgmBa1.5 N。故选D。13（2017盐城月考）一辆小车静止在水平地面上，bc是固定在车上的一根水平杆，物块M穿在杆上，M通过细线悬吊着小物体m，m在小车的水平底板上，小车未动时细线恰好在竖直方向上。现使小车如下图分四次分别以a1、a2、a3、a4的加速度向右匀加速运动，四种情况下M、m均与

13、车保持相对静止，且图甲和图乙中细线仍处于竖直方向，已知a1a2a3a41248，M受到的摩擦力大小依次为f1、f2、f3、f4，则错误的是 ()Af1f212 Bf1f223Cf3f412 Dtan2tan【答案】B【解析】甲、乙图中由于M水平方向只受静摩擦力，由牛顿第二定律知fMa，所以f1f2a1a212，故A正确、B错误；丙、丁图中以M、m整体为研究对象，由牛顿第二定律有：f(Mm)a，所以f3f4a3a412，故C正确；丙、丁图中以m为研究对象，由受力分析知受拉力和重力，合力为F合mgtan，所以a3a4tantan，故，即tan2tan，D正确。14（2017长春质监二）如图所示，物

14、块A、B质量相等，在恒力F作用下，在水平面上做匀加速直线运动。若物块与水平面间接触面光滑，物块A的加速度大小为a1，物块A、B间的相互作用力大小为N1；若物块与水平面间接触面粗糙，且物块A、B与水平面间的动摩擦因数相同，物块B的加速度大小为a2，物块A、B间的相互作用力大小为N2，则以下判断正确的是()Aa1a2 Ba1a2CN1N2 DN1mg时，A、B相对地面运动，故A错误。对A、B整体应用牛顿第二定律，有F3mg3ma；对B，在A、B恰好要发生相对运动时，2mg3mgma，两式联立解得F3mg，可见，当F3mg时，A相对B才能滑动，C正确。当Fmg时，A、B相对静止，对整体有：mg3mg3ma，ag，故B正确。无论F为何值，B所受最大的动力为A对B的滑动摩擦力2mg，故B的最大加速度aBmg，可见D正确。17.（2017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用大小为F的水平外力推动物块P，R和Q之间相互作用力F1与Q与P之间相互作用力F2大小之比为k下列判断正确的是（）【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 与水平面间的摩擦因数相同，故D 也正确；