人教版新教材必修一 3.5 整体隔离专题(含答案)

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名称 人教版新教材必修一 3.5 整体隔离专题(含答案)
格式 zip
文件大小 725.1KB
资源类型 教案
版本资源 人教版(2019)
科目 物理
更新时间 2022-11-25 16:24:30

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文档简介

人教版新教材必修一整体隔离专题(含答案)
学校:___________姓名:___________班级:___________考号:___________
一、单选题(本大题共10小题,共60.0分)
如图所示,三根粗细均匀完全相同的圆木、、堆放在水平地面上,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( )
A. 圆木间的弹力为 B. 下面两根圆木对地面的压力均为
C. 地面上的每根圆木受到地面的作用力为 D. 地面与圆木间的动摩擦因数为
将两个质量均为的小球、用细线相连后,再用细线悬挂于点,如图所示.用力拉小球,使两个小球都处于静止状态,且细线与竖直方向的夹角保持,则达到最小值时绳上的拉力为( )
A. B. C. D.
如图所示,长方体物块在粗糙水平面上,光滑圆球在光滑竖直墙壁和物块上处于静止状态。现用水平向右的拉力拉动长方体物块缓慢移动一小段距离,在这个运动过程中( )
A. 球对墙壁的压力逐渐减小 B. 球对长方体物块的压力逐渐增大
C. 地面对长方体物块的支持力逐渐减小 D. 地面对长方体物块的支持力逐渐增大
质量为的物体放在质量为的斜面上,斜面体放在水平粗糙的地面上,、均处于静止状态,如图所示,当在物体上施加一个水平力,且由零增加到的过程中,和仍保持静止状态,则在此过程中,下列说法正确的是( )
A. 斜面体对的支持力逐渐增大 B. 物体受到的摩擦力逐渐增大
C. 地面受到的压力逐渐增大 D. 地面对斜面体的摩擦力为零
如图所示,通过细绳拴在一重物上的氢气球,在水平向右的风力作用下处于静止状态,细绳与竖直方向的夹角为已知风力大小正比于风速,则当风速增大时,始终保持不变的是( )
A. 细绳与竖直方向的夹角 B. 细绳对重物的拉力 C. 地面对重物的摩擦力 D. 地面对重物的支持力
如图所示,在倾角为的斜面上,放有两个完全相同的小球、,小球被竖直的木板挡住,不计摩擦,在挡板绕下端的轴逆时针缓慢转过的过程中,下列说法正确的是
A. 木板对小球的弹力先减小后增大 B. 小球对小球的弹力先增大后减小
C. 小球对小球的弹力大小不变 D. 小球对斜面的压力一直减小
如图所示,顶端附有光滑定滑轮的斜面体静止在粗糙水平地面上,三条细绳结于点,一条绳跨过定滑轮平行于斜面连接物块,一条绳连接小球,、两物体处于静止状态,另一条绳在外力的作用下处于水平状态。现保持结点位置不变,使绳逆时针缓慢旋转至竖直方向,在此过程中,、及斜面均保持静止,则( )
A. 斜面对物块的摩擦力一直减小 B. 斜面对物块的支持力一直增大
C. 地面对斜面体的摩擦力先减小后增大 D. 地面对斜面体的支持力一直减小
如图所示,质量相同分布均匀的两个相同圆柱体、靠在一起,表面光滑,重力均为,其中的下一半刚好固定在水平面的下方,上边露出另一半,静止在平面上,现过的轴心施以水平作用力,可缓慢的将拉离平面一直滑到的顶端,对该过程分析,应有( )
A. 拉力先增大后减小,最大值是
B. 开始时拉力最大为,以后逐渐减小为
C. 、间压力由逐渐增大,最大为
D. 、间的压力开始最大为,而后逐渐减小到
如图所示。物块、均可视为质点由通过光滑轻滑轮且不可伸长的轻绳相连,整个系统处于静止状态。现缓慢向左推动斜面,直到轻绳与斜面平行,此过程中物块与斜面始终保持相对静止,则下列说法正确的是( )
A. 物块受到的摩擦力减小 B. 物块对斜面的压力减小
C. 轻绳的拉力增大 D. 轻绳与竖直方向的夹角增大
如图所示,在水平桌面上叠放着质量相等的,两块木板,在木板上放着质量为的物块,木板与物块均处于静止状态。,,之间以及与地面间的动摩擦因数均为,设最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等,现用水平恒力向右拉木板,下列说法正确的是( )
A. A、间的摩擦力大小一定等于 B. ,,有可能一起向右做匀速直线运动
C. A、间的摩擦力大小不可能等于 D. 不管多大,木板一定会保持静止
二、计算题(本大题共3小题,共40.0分)
如图所示,质量的木块套在水平固定杆上,并用轻绳与质量的小球相连,今用跟水平方向成角的力拉着小球并带动木块一起向右匀速运动,运动中木块、小球的相对位置保持不变,取在运动过程中,求:
轻绳与水平方向的夹角;
木块与水平杆间的动摩擦因数.
如图所示,质量且倾角的楔形物体甲始终静置于水平面上,一质量的物块乙置于斜面上,物块乙在沿斜面向上的拉力作用下,沿斜面向上做匀速直线运动。已知甲、乙间动摩擦因数,不计空气阻力,重力加速度取,,。求:
物块乙所受拉力的大小
楔形物体甲所受水平面的弹力大小和摩擦力大小。
如图所示,质量为的物体置于倾角的固定斜面上,物体与斜面之间的动摩擦因数重力加速度,,
如图甲所示,用平行于斜面的推力作用于物体上,使其沿斜面匀速上滑,求大小
如图乙所示,若斜面不固定,改用水平推力作用于物体上,使物体沿斜面匀速下滑,此过程中斜面仍保持静止,求大小和斜面受到地面的摩擦力。
答案和解析
1.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查了力的合成与分解的运用;共点力平衡的条件及其应用;对进行受力分析,处于平衡状态,合力为零,根据平衡条件求出、之间的弹力大小,对受力分析,根据处于静止状态分析与地面间是否有摩擦力,根据对称性可知,的受到的摩擦力大小相等,方向相反,对受力分析求解摩擦力,受到的是静摩擦力,根据静摩擦力小于等于滑动摩擦力求解动摩擦因数的范围。
【解答】
A.对进行受力分析,如图所示:处于平衡状态,合力为零,则有:,解得:,故A错误;

B.对整体受力分析,受到重力、地面的支持力、受到的向右的摩擦力和受到的向左的摩擦力,由对称性可知,竖直方向:,故B正确;
C.对研究,地面对的作用力等于地面对的支持力与地面对摩擦力的合力,大于,故C错误;
D.根据对称性可知,受到的摩擦力与受到的摩擦力大小相等;
对根据平衡条件得:,所以地面对的摩擦力大小为;
根据摩擦力的公式:;所以:,故D错误。
故选B。

2.【答案】
【解析】解:以两个小球组成的整体为研究对象,分析受力,作出在三个方向时整体的受力图,根据平衡条件得知:与的合力与总重力总是大小相等、方向相反,由力的合成图可知,当与绳子垂直时,有最小值,即图中位置,的最小值为:
根据平衡条件得:,
故选:
以两个小球组成的整体为研究对象,当垂直于线时取得最小值,根据平衡条件求解的最小值对应的细线拉力.
本题是隐含的临界问题,关键运用图解法确定出的范围,得到最小的条件,再由平衡条件进行求解.
3.【答案】
【解析】
【分析】
本题主要考查利用共点力平衡条件处理连接体问题。解决问题的关键是注意整体法和隔离法的应用,能灵活选择研究对象,并能正确对研究对象进行受力分析,根据平衡条件结合几何关系求解。
【解答】
、对小球进行受力分析,如图所示:
小球受力平衡,则有:,,当水平向右的拉力缓慢拉动长方体物块时,增大,则增大,所以增大,减小,则增大,根据牛顿第三定律可知,球对墙壁的压力逐渐增大,球对长方体物块的压力逐渐增大,故A错误,B正确;
、对小球和长方形物块整体进行受力分析,整体处于平衡状态,受力平衡,受到重力、地面的支持力、拉力和墙壁对球水平向右的压力以及水平向左的滑动摩擦力,竖直方向受力平衡,则地面对物块的支持力等于整体的重力,不发生改变,故CD错误。
4.【答案】
【解析】
【分析】
对物体进行分析受力情况,根据平衡条件,分析斜面对物体的支持力和摩擦力的变化情况,对整体进行分析,由平衡条件研究地面对斜面的支持力和摩擦力如何变化,再由牛顿第三定律得到地面受到的压力和摩擦力如何变化。
本题隔离法和整体法相结合的方法研究两个物体的平衡问题,通过分析受力情况,由平衡条件判断各力的变化情况。
【解答】
对物体进行研究,物体受到重力、水平推力、斜面的支持力,原来物体受到的静摩擦力大小为,方向沿斜面向上,支持力;在作用下,斜面对物体的支持力,所以支持力逐渐增大.而对于静摩擦力,当时,,减小;当时,静摩擦力开始反向增大.故A正确,B错误.
对于整体,受到总重力、地面的支持力、静摩擦力和水平推力,由平衡条件得,,,可见,当增大时,逐渐增大到由牛顿第三定律得知,地面受到的压力保持不变,地面给斜面体的摩擦力由逐渐增加到故CD错误。
故选A。
5.【答案】
【解析】解:、对气球受力分析,受重力、浮力、细线的拉力和水平风力,如图所示,根据平衡条件,有:
解得:

由式,拉力随着风力的增加而增加,而细线对物体的拉力等于细线对气球的拉力,故B错误;
由式,细绳与竖直方向的夹角随着风力的增加而增加,故A错误;
、对气球和重物整体受力分析,受重力、浮力、支持力、风力和摩擦力,根据平衡条件,有:


由式,地面对重物的支持力不变,故C错误;
由式,地面对重物的摩擦力随着风力的变化而变化,故D正确。
故选:。
对气球和重物整体受力分析,受重力、浮力、支持力、风力和摩擦力,根据平衡条件判断摩擦力支持力的情况;对气球受力分析,受重力、浮力、细线的拉力和水平风力,根据平衡条件判断细线的拉力情况。
本题主要是考查了共点力的平衡问题,解答此类问题的一般步骤是:确定研究对象、进行受力分析、利用平行四边形法则进行力的合成或者是正交分解法进行力的分解,然后在坐标轴上建立平衡方程进行解答。注意整体法和隔离法的应用。
6.【答案】
【解析】
【分析】
先对小球受力分析,其中斜面对球支持力的方向不变,根据平衡条件并结合图示法分析不同支持力之间的变化情况;
本题关键是采灵活地选择研究对象,然后根据平衡条件并结合图示法动态分析。
【解答】
A.对这一整体受力分析如图甲所示,由图可知,木板逆时针转过的过程中,木板对的弹力由转到,可见,木板对的弹力逐渐减小,故A错误;
对球受力分析如图乙所示,因斜面对的支持力和对的弹力方向确定,两者的合力大小为,所以、的大小一定,故BD错误,C正确。
故选C。
7.【答案】
【解析】
【分析】
对结点受力分析,根据图解法分析绳拉力的变化和绳子拉力的变化,然后以为研究对象分析受到的摩擦力与支持力的变化;最后以整个系统为研究对象,根据平衡条件判断地面对斜面体的摩擦力和支持力的变化。
本题采用隔离法和整体法研究三个物体的平衡问题,灵活选择研究对象,采用图解法比较直观。
【解答】
A.设连接的绳子在滑轮处的点为,缓慢改变绳的方向至竖直方向的过程中,拉力的方向变化如图从位置到位置再到位置,如图所示,可见绳的拉力先减小后增大,绳的拉力一直减小;
斜面上的物体受到重力。斜面得支持力,绳子的拉力,由于不知道绳子的拉力的大小与物块的重力沿平行于斜面向下的分力的大小之间的关系,所以不能判断斜面对的摩擦力是增大或者减小,故A错误;
B.斜面对的支持力的大小始终与物块垂直于斜面方向的分力的大小,没有变化,故B错误;
C.以斜面体和、整体为研究对象受力分析,根据平衡条件:斜面受地面的摩擦力与绳子的拉力沿水平方向的分力等大反向,故摩擦力方向向左并逐渐减小,故C错误;
D.以斜面体和、整体为研究对象受力分析,根据平衡条件:由于拉力沿竖直向上的分力一直增大,根据竖直方向受力平衡,知地面对斜面体的支持力不断减小。故D正确。
故选D。
8.【答案】
【解析】
【分析】
球缓慢上升,合力近似为零,分析受力情况,由平衡条件得到以及球对的支持力与的关系式,即可分析其变化。
本题运用隔离法研究,分析球受力情况,得到两个力的表达式是解题的关键。
【解答】
据力的三角形定则可知,圆柱处于初状态时,圆柱受到的支持力,拉力;当圆柱缓慢滑动时,增大,拉力减小;当圆柱滑到圆柱的顶端时,圆柱受到的拉力最小,为,故AB错误;
圆柱受到的支持力,增大,则支持力减小,滑到的顶端时,支持力最小,为,故C错误,D正确。
故选D。

9.【答案】
【解析】
【分析】
本题关键是采用隔离法分别对多个物体受力分析,然后根据平衡条件列式分析。
通常在分析外力对系统作用时,用整体法;在分析系统内各物体之间的相互作用时,用隔离法。有时在解答一个问题时要多次选取研究对象,需要整体法与隔离法交叉使用。
先对物体分析,受重力和拉力而平衡;再隔离物体分析,受重力、拉力、支持力和摩擦力,根据平衡条件并结合正交分解法列式求解;最后隔离轻滑轮受力分析,受三个拉力而平衡,根据平衡条件分析即可。
【解答】
A.通过对受力分析,可知绳上的拉力始终不变,但是由于不知道原来的摩擦力大小和方向,所以无法判断的摩擦力变化情况,故A错误;
B.绳的拉力与斜面的夹角逐渐变小,故A受到的支持力一定增大,即物块对斜面的压力一定增大,故B错误;
C.连接、两物体的绳间的夹角变大,故合力减小,也就是轻绳的拉力减小,故C错误;
D.轻绳的拉力方向沿着连接物体的绳的夹角的角平分线,所以轻绳与竖直方向的夹角变大,故D正确。
故选D。
10.【答案】
【解析】
【分析】
当拉力较小时,都处于静止状态,、间的摩擦力大小为零,对木块受力分析,竖直方向受重力、压力和支持力,水平方向受对向右的摩擦力和地面对向左的摩擦力,由于对的最大静摩擦力小于地面对的最大静摩擦力,故物体一定保持静止;然后对整体受力分析即可求解。
【解答】
A.当拉力较小时,、、都处于静止状态,、间的摩擦力大小为零,故A错误;
设、的质量为,先对木块受力分析,竖直方向受重力、压力和支持力,水平方向受对向右的摩擦力和地面对向左的摩擦力,由于对的最大静摩擦力:,小于地面对的最大静摩擦力为:,故物体一定保持静止,不会受到地面的滑动摩擦力,当较小时,、、保持相对静止,对整体分析,对的摩擦力等于拉力的大小,故D正确,BC错误。
故选D。
11.【答案】解:小球处于平衡状态,其所受合力为零
以小球为研究对象分析受力如图甲所示,
由平衡条件得,水平方向,
竖直方向,解得.
以木块和小球整体为研究对象,受力分析如图乙所示,
由平衡条件得,水平方向有,
竖直方向有,
解得
【解析】分析:先对小球受力分析:已知力、重力、细线的拉力,根据平衡条件列式求轻绳与水平方向的夹角;
再对滑块和小球整体受力分析,已知力、重力、弹力和摩擦力,根据共点力平衡条件和摩擦力公式列式求动摩擦因数.
12.【答案】解:对物块乙进行受力分析得:
解得:
对甲、乙整体进行受力分析得:
设模形物体甲所受水平面的弹力大小为

解得:
设模形物体甲所受水平面的摩擦力大小为
解得
【解析】小物块匀速上滑,受力平衡,合力为零,根据平衡条件求解物块乙所受拉力的大小
对甲、乙整体进行受力分析,受力平衡,合力为零,利用正交分解法,列出平衡方程求解楔形物体甲所受水平面的弹力大小和摩擦力大小。
本题考查了共点力的平衡;本题涉及两个物体的平衡,关键要灵活选择研究对象.当几个物体的加速度相同时,可以采用整体法研究受力情况,往往简单方便.本题也可以隔离两个物体分别研究。
13.【答案】解:以物体为研究对象隔离法
联立解得
以物体为研究对象隔离法
以整体为研究对象整体法
方向水平向左
【解析】图甲,对受力分析,根据共点力平衡求得推力;
图乙,跟受力分析,根据共点力平衡求得推力,求摩擦力时利用整体法受力分析,根据共点力平衡即可求得
本题主要考查了共点力平衡,关键是正确的选取研究对象,进行受力分析即可求得
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