高中的物理整体法和隔离法试题.pdf

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1、1 整体法和隔离法 1. 在粗糙水平面上有一个三角形木块a，在它的两个粗糙斜面上分别放有质量为m1 和 m2的两个木块b 和 c，如图所示，已知m1 m2 ，三木块均处于静止，则粗糙地面对于三 角形木块（） A有摩擦力作用，摩擦力的方向水平向右 B有摩擦力作用，摩擦力的方向水平向左 C有摩擦力作用，但摩擦力的方向不能确定 D没有摩擦力的作用 2. 有一个直角支架 AOB， AO水平放置，表面粗糙，OB竖直向下，表面光滑，AO上套有 小环 P，OB上套有小环 Q，两环质量均为m ，两环间由一根质量可忽略、不可伸展的细 绳相连，并在某一位置平衡，如图。现将P环向左移一小段距离，两环再次达到平衡，

2、那么将移动后的平衡状态和原来的平衡状态比较，AO杆对 P 环的支持力N和细绳上的拉 力 T 的变化情况是（） A N不变， T 变大 B N 不变， T 变小 C N变大， T 变大 D N 变大， T 变小 3. 如图所示，设A重 10N，B重 20N，A、B间的动摩擦因数 为 0.1 ，B与地面的摩擦因数为0.2 问： （ 1）至少对B 向 左施多大的力，才能使A、B 发生相对滑动？（2）若 A、B 间1=0.4 ， B与地间2=0.l ， 则 F多大才能产生相对滑动？ 4. 将长方形均匀木块锯成如图所示的三部分，其中 B、C两部分完 全对称，现将三部分拼在一起放在粗糙水平面上，当用与木块

3、左 侧垂直的水平向右力F 作用时，木块恰能向右匀速运动，且A与 B、A 与 C 均无相对滑动，图中的角及F 为已知，求A 与 B 之间 的压力为多少？ 5. 如图所示，在两块相同的竖直木板间，有质量均为m的四块 相同的砖， 用两个大小均为F 的水平力压木板，使砖静止不动， 则左边木板对第一块砖，第二块砖对第三块砖的摩擦力分别为 （） A 4mg 、 2mg B 2mg、0 C 2mg、mg D 4mg 、 mg 6. 如图所示，两个完全相同的重为G的球，两球与水平地面间的动摩擦因市委都是， 一根轻绳两端固接在两个球上，在绳的中点施加一个竖直向上的拉力，当绳被拉直后， 两段绳间的夹角为。问当F

4、至少多大时，两球将发生滑动？ b c a m1 m2 F A B C A B F 2 7. 如图所示， 重为 8N 的球静止在与水平面成37 0 角的光滑斜面上，并通过定滑轮与重4N 的物体A 相连，光滑挡板与水平而垂直，不计滑轮的摩擦，绳子 的质量，求斜面和挡板所受的压力（sin37 0=0.6 ） 。 8. 如图所示，光滑的金属球B放在纵截面为等边三角形的物体A 与坚直墙之间，恰好匀速下滑，已知物体A 的重力是B 重力的6 倍，不计球跟斜面和墙之间的摩擦，问：物体A 与水平面之间的 动摩擦因数是多少？ 9. 如图所示，两木块的质量分别为m1和 m2，两轻质弹簧的劲度系数分别为 k1和k2，

5、上面木块压在上面的弹簧上（但不拴接），整个系统处于平衡状 态现缓慢向上提上面的木块，直到它刚离开上面弹簧。在这过程中下面 木块移动的距离为（） 10. 如图所示，有两本完全相同的书A、B，书重均为5N，若将两本书等分成若干份后， 交叉地叠放在一起置于光滑桌面上，并将书A固定不动，用水平向右的力F 把书 B匀速 抽出。观测得一组数据如下： 根据以上数据，试求： （ 1）若将书分成32 份，力 F 应为多大？ （ 2）该书的页数。 （ 3）若两本书任意两张纸之间的动摩擦因数相等，则为多少？ 11. 如图所示的三个物体A、 B、C，其质量分别为m1、m2、m3， 带有滑轮的物体B放在光滑平面上，滑轮

6、和所有接触面间的摩 擦及绳子的质量均不计为使三物体间无相对运动，则水平推 力的大小应为F_ 。 F A B C 3 A B v 12. 如图，底座A 上装有一根直立竖杆，其总质量为M ，杆上套有质 量为 m的环 B，它与杆有摩擦。当环从底座以初速向上飞起时（底 座保持静止） ，环的加速度为a，求环在升起的过程中，底座对水平 面的压力分别是多大？ 13. 如图，质量M=10kg 的木楔ABC静置于粗糙水平地面上，与 地面动摩擦因数=0.02 在木楔的倾角为30 0 的斜面上，有 一质量为m=1.0kg 的物块由静止开始沿斜面下滑。当滑行路程 s=1.4m 时，其速度v=1.4m/s 。在这个过程

7、中木楔没有动。求地 面对木楔的摩擦力的大小和方向。（重力加速度g=10m/s 2） 14. 如图所示，木块A、B 质量分别为m 、M，用一轻绳连接， 在水平力F 的作用下沿光滑水平面加速运动，求 A、B 间轻绳 的张力T。 15. 如图所示，五个木块并排放在水平地面 上，它们的质量相同，与地面的摩擦不计。 当用力F 推第一块使它们共同加速运动时， 第 2 块对第3 块的推力为_ 。 16. 如图所示， 物体 M、 m紧靠着置于摩擦系数为的斜面上， 斜面的倾角为，现施加一水平力F 作用于M ， M 、m共同向 上作加速运动，求它们之间相互作用力的大小。 17 质量分别为M 、m的铁块、木块在水中

8、以速度v 匀速下沉，某时刻细绳突然断裂，当 木块速度为0 时，求铁块的速度。 18. 质量为 m 、带电量为 +q 的甲乙两小球，静止于水平面上，相距 L。某时刻由静止释放， 且甲球始终受一恒力F 作用，过t 秒后两球距离最短。（ 1）求此时两球的速度（2）若甲 球速度达到最大时，两球相距L/2 ，求开始运动时甲乙两球的加速度之比。 （ 2）以甲球为研究对象，甲球速度最大时其所受合力为0，所以，此时两球间库仑力F =F，则开始时两球间库仑力为F /4 。分别以甲、乙两球为研究对象，甲球所受合外力 为 F-F/4=3F/4，乙球所受合外力为F/4 ，由此可得：开始时两球加速度之比为：3/1 。

9、M F m A B F F 1 2 3 4 5 M A m B C 4 19. 两根足够长的固定的平行金属导轨位 于同一水平面内，两导轨间的距离为导 轨上面横放着两根导体棒和，构 成矩形回路，如图所示两根导体棒的质 量皆为，电阻皆为，回路中其余部分 的电阻可不计在整个导轨平面内都有竖 直向上的匀强磁场，磁感强度为设两导体棒均可沿导轨无摩擦地滑行开始时，棒 静止， 棒有指向棒的初速度 （见图）若两导体棒在运动中始终不接触， 求在运动中产生的焦耳热最多是多少? 20. 质量为M的汽车带着质量为m的拖车在平直公路上以加速度a匀加速前进， 当速度为 v0时拖车突然与汽车脱 钩，到拖车停下瞬间司 机才发

10、现。若汽车的牵 引力一直未变，车与路 面的动摩擦因数为，那么拖车刚停下时，汽车的瞬时速度是多大？ 21. 一个质量为m ，带有电荷为q 的小物体可在水平轨 道 Ox上运动， O端有一与轨道垂直的固定墙，场强大小 为 E，方向沿x 正方向，如图今小物体以初速度v0从 x0点沿 Ox轨道运动， 运动中受到大小不变的摩擦阻力f 作用，且f Eq设小物体与墙碰撞时不损失机械能且 其电量保持不变，求它在停止运动前所通过的总路程s。 22. 充电后平行板电容器水平放置，如图所示。两班间距离5cm，在 距下板2cm处有一质量2kg 的不带电小球由静止开始下落，小球与 下板碰撞时获得210 -8 C的负电荷，

11、并能反跳到距下板4cm高处， 设小球与下板的碰撞无机械能损失，已知上板带电量为+110 -6 C， 试求板间场强E的大小及电容器的电容C。 23. 有一电源，其内电阻甚大，但不知其具体数值有两只电压表VA和 VB，已知此两表 的量程均大于上述电源的电动势，但不知此两电压表的内电阻的大小。要求只用这两只 电压表和若干导线、开关组成电路，测出此电源的电动势，试说明你的办法。 E x O x0 m + - m M v0 v / 5 整体法和隔离法答案 1. 【解析】由于三物体均静止，故可将三物体视为一个物体，它静止于水平面上，必无 摩擦力作用，故选D 2. 【解析】隔离法：设PQ与 OA的夹角为，对

12、P有： mgTsin =N 对 Q有： Tsin =mg 所以 N=2mg， T=mg/sin故 N 不变， T 变大答案为B 整体法：选P、 Q整体为研究对象，在竖直方向上受到的合外力为零，直接可得N=2mg ， 再选 P或 Q中任一为研究对象，受力分析可求出T=mg/sin 3.【解析】（ 1）设 A、B恰好滑动， 则 B对地也要恰好滑动， 选 A、B 为研究对象，受力如图，由平衡条件得： F=fB+2T 选 A 为研究对象，由平衡条件有 T=fA fA=0.1 10=1N fB=0.2 30=6N F=8N 。 （ 2）同理 F=11N。 4. 【解析】以整体为研究对象，木块平衡得F=f

13、合 又因为 mA=2mB=2mC且动摩擦因数相同， 所以 fB=F/4 再以 B为研究对象，受力如图所示，因B 平衡，所以 F1=fBsin 即： F1=Fsin /4 5. 【解析】设左、右木板对砖摩擦力为f1 ，第 3 块砖对第2 块砖摩擦为f2 ，则对四块 砖作整体有：2f1=4mg ， f1=2mg 。 对 1、2 块砖平衡有：f1+f2=2mg ， f2=0 ，故 B 正确。 6. 【解析】首先选用整体法，由平衡条件得 F 2N=2G 再隔离任一球，由平衡条件得 Tsin( /2)= N 2 Tcos( /2)=F 联立解之 。 7. 【解析】分别隔离物体A、球，并进行受力分析，如图

14、所示： 由平衡条件可得： T=4N Tsin37 0+N 2cos37 0=8 N2sin37 0=N 1+Tcos37 0 A B F T T fB A T fA fB f1 F1 6 得 N1=1N N2=7N。 8. 【解析】首先以B 为研究对象，进行受力分析如图 由平衡条件可得： N2=mBgcot30 0 再以 A、 B为系统为研究对象受力分析如图。 由平衡条件得：N2=f ， f= (mA+mB)g 解得 =3/7 9. 【解析】本题主要是胡克定律的应用，同时要求考生能形成正确的物理图景，合理选 择研究对象，并能进行正确的受力分析。求弹簧2 原来的压缩量时，应把m1、 m2看做一

15、个整体， 2 的压缩量x1=(m1+m2)g/k 2。 m1脱离弹簧后， 把 m2作为对象， 2 的压缩量x2=m2g/k2。 d=x1-x2=m1g/k2。答案为C。 10. 【解析】（ l ）从表中可看出，将书分成 2 ，4， 8，16，是 2 倍数份时，拉力F 将分 别增加6N，12N，24N，增加恰为2 的倍数， 故将书分成32 份时， 增加拉力应为 48N ， 故力 F=46 548=94.5N ； （ 2）逐页交叉时，需拉力F=1905N，恰好是把书分成 64 份时，增加拉力 48 2=96N， 需拉力 F=94.5 96=190.5N 可见，逐页交叉刚好分为64 份，即该书有64

16、 页； （ 3）两张纸之间动摩擦因数为，则 F=1905= G/64+ 2G/64+ 3G/64+ +128G/64= G/64 (1+2+3+ +128)=129 5 =190.5/(1295)=0.3 。 11. 【解析】以F1表示绕过滑轮的绳子的张力，为使三物体间无相对运动，则对于物体C 有： F1 m3g，以 a 表示物体A 在拉力F1作用下的加速度，则有 g m m m F a 1 3 1 1 ，由于三 物体间无相对运动，则上述的a 也就是三物体作为一个整物体运动的加速度，故得F （ m1 m2 m3） a 1 3 m m （m1m2 m3）g 12. 【解析】采用隔离法：选环为研究

17、对象，则 f+mg=ma (1) 选底座为研究对象，有F+f -Mg=0 (2) 又 f=f (3) 联立（ 1） （2） （ 3）解得： F=Mg-m(a-g) 采用整体法：选A、B 整体为研究对象，其受力如图，A 的加速度为a， 向下； B 的加速度为0选向下为正方向，有： (M+m)g-F=ma 解之： F=Mg-m(a-g) 13. 【解析】由匀加速运动的公式v 2=v o 2+2as，得物块沿斜面下滑 (M+m)g F A B f m mg F1 7 的加速度为 7.0 4.12 4 .1 2 22 s v a m/s 2 (1) 由于 singa =5m/s 2， 可知物块受到摩擦

18、力作用。 分析物块受力，它受三个力， 如图对 于沿斜面的方向和垂直于斜面的方向，由牛顿定律，有 mafmg 1 sin （2） 0cos 1 Fmg (3) 分析木楔受力，它受五个力作用，如图对于水平方向，由牛顿 定律，有 0sincos 112 Fff (4) 由此可解的地面对木楔的摩擦力 cos)sin(sincoscossin 112 mamgmgfFf 61.0cosma N 此力方向与图中所设的一致（由C指向 B 的方向） 上面是用隔离法解得，下面我们用整体法求解 （ 1）式同上。选M、m组成的系统为研究对象，系统受到的外力 如图 将加速度a 分解为水平的acos 和竖直的asin

19、，对系统 运用牛顿定律（M加速度为0） ，有 水平方向： 61.0cosmaf N “ - ”表示方向与图示方向相反 竖直方向： sin)(maFgmM 可解出地面对M的支持力。 14. 【解析】 A、B有相同的运动状态，可以以整体为研究对象。求A、B 间作用力可以A 为研究对象。对整体 F= （M+m ）a 对木块A T=ma 15. 【解析】五个木块具有相同的加速度，可以把它们当作一个整体。这个整体在水平方 向受到的合外力为F，则 F=5ma 所以 m F a 5 。要求第2 块对第3 块的作用力F23，要在 2 于 3 之间隔离开。把3、4、5 当成一个小整体，可得这一小整体在水平方向只

20、受2 对 3 的推力F23，则 5 3 )3( 23 F amF 。 16.【解析】 两个物体具有相同的沿斜面向上的加速度，可以 把它们当成一个整体（看作一个质点），其受力如图所示，建 立坐标系，则： sincos)( 1 FgmMF (1) Mg A f2 B C F2 F1 M A m B C (M+m)g F f a asin acos f F (M+m)g x y F a 8 amMgmMfF)(sin)(cos 1 （ 2） 且： 11 Ff （ 3） 要求两物体间的相互作用力，应把两物体隔离开对m受力如图所示，则 0cos 2 mgF (4) mamgfFsin 2 （ 5） 且：

21、 22 Ff （6） 联立以上方程组，解之： )( )sin(cos mM mF F 17. 【解析】以铁块、木块组成的系统为研究对象，在绳断前、断后所受合外力均为零， 所以系统动量守恒。根据题意有：（M+m ） v=Mv 。 上题中如系统以加速度a 加速下沉，当速度为v 时细绳突然断裂，过时间t 后木块速度 为 0，求此时铁块的速度。 以系统为研究对象，在绳断前、断后系统所受合外力不变，为：(M+m)a 根据动量 定理有： (M+m)at=Mv -(m+M)v 。 18. 【解析】（ 1）以系统为研究对象，根据动量定理有：Ft=2mv 19. 【解析】从初始至两棒达到速度相同的过程中，两棒总

22、动量守恒，有 2， 根据能量守恒，整个过程中产生的总热量为 （ 12） （ 12） （2） （ 14） 。 20. 【解析】以汽车和拖车系统为研究对象，全过程系统受的合外力始终为 amM ， 该过程经历时间为v0/g，末状态拖车的动量为零。全过程对系统用动量定理可得： 00 0 ,v Mg gamM vvmMvM g v amM 21. 【解析】由于Eqf ，故小物体在任何一个x 0 的位置，其受力均不可能平衡，则 小物体最后静止只可能是靠在墙上，即位于x 0 处，比较小物体的初末两态，知其动能 和电势能都减少了，从能量的转化和守恒关系看，其损失的动能和电势能都是由于小物 体在运动中克服摩擦阻

23、力做功而转化成了内能，这一关系为： fsqExmv0 2 0 2 1 ， f mvqEx s 2 2 2 00 。 21.【解析】 此题看似一道属于二个过程的过程隔离问题，但是由于小球与下板的碰撞无 机械能损失，所以可用运动整体法研究小球运动的全过程。 f F mg x y F2 a 9 设小球下落高度h1，上升高度h2，则根据机械能守恒定律，在全过程中 qEh2-mg(h2-h1)=0 500 )( 2 12 qh hhmg E (V/m) 根据 d U E U=Ed=25(V) 8 104 U Q C (F) 22. 【解析】测量办法如下：设两电压表的内电阻分别为RA和 RB 电源内电阻为r ，电动势为，将两电压表串联以后接于电源两 极之间组成如图所示的电路，记下此时两表的读数UA和 UB，则 UAUBIr 由于此时电路中的电流大小为： B B A A R U R U I 故有 A A BA U R r UU 再将电压表VA单独接于电源两极之间，如图。记下此时电压表的示数，令其为UA ，则 有 UA Ir 同上有 A A A U R r U 联 立 两 式 ， 将 A R r 视 为 一 个 未 知 数 消 去 ， 即 可 解 得 AA BA UU UU ，将实验中测得的UA、UB、UA 代入上式，便可解得此电源电动势之值。 VAVB VA