高中物理第三章 相互作用本章综合与测试同步训练题

专题强化练3　受力分析——整体法与隔离法

一、选择题

1.(2021广东深圳高一上期中,)某人站在自动扶梯的水平踏板上,随扶梯斜向上匀速运动,如图所示。以下说法正确的是              (　　)

A.人受到重力和支持力的作用

B.人受到重力、支持力和摩擦力的作用

C.人受到的合外力不为零

D.人受到的合外力方向与速度方向相同

2.(2020广东茂名高一上期末,)如图所示,A、B两个三角形物体叠放在一起,B靠在竖直墙壁上。在水平力F的作用下,A、B静止不动,则下列说法正确的是              (深度解析)

A.若A受三个力,B可能受三个力

B.若A受四个力,B一定受五个力

C.若A受四个力,B可能受四个力

D.A、B之间一定存在摩擦力

3.(2021广东广州天河中学高一上段考,)(多选)重力均为G的斜面体a、b如图叠放在水平地面上,a、b间接触面光滑,水平推力F作用在b上,b沿斜面匀速上升,a始终静止。若a的斜面倾角为θ,则              (　　)

A.F=G sin θ

B.F=G tan θ

C.地面对a的支持力大小为2G

D.地面对a的摩擦力大小为F

4.(2021湖南益阳高三上调研,)三根粗细相同、质量均为m的木头,叠放在水平地面上处于静止状态,其截面图如图所示。木头与地面间的动摩擦因数都为μ,不计木头之间的摩擦力,重力加速度为g,则              (　　)

A.Ⅱ号木头对Ⅰ号木头的作用力大小等于mg

B.地面对Ⅱ号木头的支持力为mg

C.地面对Ⅱ号和Ⅲ号木头的摩擦力均为μmg

D.地面对Ⅱ号和Ⅲ号木头均没有摩擦力

5.(2020广东佛山禅城二调,)如图所示,4个质量均为m的小球,用长度相等的轻绳依次连起,再将其左端用细绳固定在天花板上,右端对4号小球施加一水平力F使全部小球静止。若连接天花板的细绳与水平方向的夹角为45°,则3、4号小球间的轻绳与水平方向的夹角α的正切值等于              (深度解析)

A.1　　　B.　　　C.　　　D.

二、非选择题

6.(2021广东茂名高一上期中,)如图所示,在水平地面上放一木板,重为G1=100 N,板上放一重为G2=500 N的木箱,设木箱与木板、木板与地面间的动摩擦因数μ均为0.5,先用绳子把木箱与墙拉紧,然后在板上施加一水平向左的拉力F,要使木板从木箱下匀速抽出来,此时绳与水平方向夹角为θ=53°。(sin 53°=0.8,cos 53°=0.6)求:

(1)绳子的拉力的大小;

(2)水平拉力F的大小。

专题强化练3　受力分析——整体法与隔离法

1.A　对人受力分析,受到重力mg、支持力N,假设有摩擦力f,设方向向右,根据共点力平衡条件知N=mg,f=0,即受重力和支持力,不受摩擦力,故A正确,B错误;人随扶梯斜向上匀速运动,处于平衡状态,合力为零,故C、D错误。

2.B　先对A、B整体进行受力分析,受到四个力作用:力F,A、B的总重力G,墙壁的支持力N和墙壁的摩擦力f,如图

对A分析,可以肯定受到的三个力:A的重力GA、力F、B对A的支持力N1,如果三个力恰好平衡,则A、B间没有摩擦力;如果A不受B的摩擦力,在重力、支持力和推力F的作用下处于平衡状态,此时A、B间无摩擦力,则B受重力、A的压力、墙的支持力以及墙的摩擦力共四个力作用;如果A受摩擦力作用,则A对B一定有摩擦力作用,此时B仍受到重力、A的压力、墙的支持力以及墙的摩擦力的作用,共五个力;由此可知,A受三个力时,B受四个力,而A受四个力时,B一定受五个力,故B正确,A、C、D错误。

方法技巧

本题主要考查整体法与隔离法的应用。先整体后隔离,根据物体的平衡条件判断力是否存在,受力分析的顺序是:一重、二弹、三摩擦力、再其他。明确有弹力可能有摩擦力,有摩擦力一定有弹力。

3.BCD　以物体b为研究对象,对b进行受力分析,受重力、推力F和斜面的支持力,作出力的示意图如图,根据平衡条件得F=FN sin θ,FN cos θ=G,解得F=G tan θ,故A错误,B正确;对a、b整体受力分析,受重力、支持力、推力和向左的静摩擦力,根据平衡条件有,水平方向f=F;竖直方向N=2G,故C、D正确。

4.B　以木头Ⅰ为研究的对象,受到重力、下面两个木头对它的支持力,如图所示

由几何关系和对称性可知,F与竖直方向之间的夹角是30°,所以有2F cos 30°=mg,木头Ⅱ、Ⅲ对木头Ⅰ的作用力大小均为F=mg,故A错误。以整体为研究对象,地面对木头Ⅱ、Ⅲ的支持力之和等于3mg,而地面对木头Ⅱ、Ⅲ的支持力大小相等,则有2FN=3mg,可知地面对Ⅱ号木头的支持力为FN=mg,故B正确。以木头Ⅱ为研究对象,受到重力、地面的支持力和摩擦力、木头Ⅰ对它的压力,受力如图

由力的相互性得F'=F=mg,沿水平方向,由平衡条件得F'·sin 30°=f,所以f=mg;根据对称性可知,地面对木头Ⅲ的摩擦力大小也为mg,故C、D错误。

5.D　以4个小球组成的整体为研究对象,分析受力情况,如图1所示,根据平衡条件得F=4mg

再以第4个小球为研究对象,分析受力情况,如图2所示,则有tan α==,故D正确,A、B、C错误。

导师点睛

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。本题可先以4个小球组成的整体为研究对象进行受力分析,根据平衡条件可以求出水平拉力,再以第4个小球进行受力分析,根据平衡条件可以求出3、4号小球间的轻绳与水平方向的夹角的正切值。

6.答案　(1)250 N　(2)350 N

解析　(1)以木箱为研究对象,其受力平衡,可得

T sin θ+N2=G2,T cos θ=f2=μN2

解得T=250 N

(2)对木板和木箱整体受力分析,得

F=f1+T cos θ,T sin θ+N1=G1+G2

且f1=μN1

解得F=350 N