专题20 整体隔离法的应用-提高类题型课件PPT

这是一份专题20 整体隔离法的应用-提高类题型课件PPT，共19页。
专题20 整体法、隔离法的应用（二）一、整体法与隔离法在进行受力分析时，第一步就是选取研究对象。选取的研究对象可以是一个物体（质点），也可以是由几个物体组成的整体（质点组）。
　　1.隔离法：
　　将某物体从周围物体中隔离出来，单独分析该物体所受到的各个力，称为隔离法。
　　隔离法的原则：
　　把相连结的各个物体看成一个整体，如果要分析的是整体内物体间的相互作用力（即内力），就要把跟该力有关的某物体隔离出来。当然，对隔离出来的物体而言，它受到的各个力就应视为外力了。
　　2.整体法：
　　把相互连结的几个物体视为一个整体（系统），从而分析整体外的物体对整体中各个物体的作用力（外力），称为整体法。
　　整体法的基本原则：
　　（1）当整体中各物体具有相同的加速度（加速度不相同的问题，中学阶段不建议采用整体法）或都处于平衡状态（即a=0）时，命题要研究的是外力，而非内力时，选整体为研究对象。
　　（2）整体法要分析的是外力，而不是分析整体中各物体间的相互作用力（内力）。
　　（3）整体法的运用原则是先避开次要矛盾（未知的内力）突出主要矛盾（要研究的外力）这样一种辨证的思想。
　　3.整体法、隔离法的交替运用
　　对于连结体问题，多数情况既要分析外力，又要分析内力，这时我们可以采取先整体（解决外力）后隔离（解决内力）的交叉运用方法，当然个别情况也可先隔离（由已知内力解决未知外力）再整体的相反运用顺序。 二、解答平衡问题常用的物理方法
　　1.隔离法与整体法
　　隔离法：为了弄清系统（接连体）内某个物体的受力和运动情况，一般可采用隔离法。运用隔离法解题的基本步骤是：
　　（1）明确研究对象或过程、状态；
　　（2）将某个研究对象、某段运动过程或某个状态从全过程中隔离出来；
　　（3）画出某状态下的受力图或运动过程示意图；
　　（4）选用适当的物理规律列方程求解。
　　2.整体法：当只涉及研究系统而不涉及系统内部某些物体的力和运动时，一般可采用整体法。运用整体法解题的基本步骤是：
　　（1）明确研究的系统和运动的全过程；
　　（2）画出系统整体的受力图和运动全过程的示意图；
　　（3）选用适当的物理规律列方程求解。
　　隔离法和整体法常常需交叉运用，从而优化解题思路和方法，使解题简捷明快。 三、图解法分析动态平衡问题
　　所谓动态平衡问题是指通过控制某些物理量，使物体的状态发生缓慢变化，而在这个过程中物体又始终处于一系列的平衡状态，利用图解法解决此类问题的基本方法是：对研究对象在状态变化过程中的若干状态进行受力分析，依据某一参量的变化，在同一图中做出物体在若干状态下的平衡力图（力的平行四边形简化为三角形），再由动态的力四边形各边长度变化及角度变化确定力的大小及方向的变化情况。
　　四、临界状态处理方法—假设法
　　某种物理现象变化为另一种物理现象的转折状态叫做临界状态，平衡物体的临界状态是指物体所处的平衡状态将要破坏、而尚未破坏的状态。解答平衡物体的临界问题时可用假设法。运用假设法解题的基本步骤是：
　　（1）明确研究对象；
　　（2）画受力图；
　　（3）假设可发生的临界现象；
　　（4）列出满足所发生的临界现象的平衡方程求解。1.（2019·河北安平中学高三月考）在斜面上等高处，静止着两个相同的物块A和B.两物块之间连接着一个轻质弹簧，劲度系数为K，斜面的倾角为，两物块和斜面间的摩擦因数均为，则弹簧的最大伸长量是(       )A.       B.      C.    D.2.（2020·山东高三）如图所示，在水平桌面上叠放着物体a、b、c，三个物体均处于静止状态。下列说法正确的是（　　）A.c一定受到水平桌面施加的摩擦力B.b对a的作用力一定竖直向上C.c对b的摩擦力可能水平向右D.b对a的支持力与a受到的重力是一对作用力和反作用力3.（2020·陆良县联办高级中学高二开学考试）如图所示，质量为m的物体放在质量为M、倾角为θ的斜面体上，斜面体置于粗糙的水平地面上，用平行于斜面的力F拉物体使其沿斜面向下匀速运动，斜面体始终静止，则下列说法正确的是（　　）A.斜面体对地面的摩擦力大小为B.斜面体对地面的压力大小为C.物体对斜面体的摩擦力大小为FD.斜面体对物体的作用力竖直向上4.（2019·遵义航天高级中学高三）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，现同时用大小为F1和F2、方向相反的水平力分别推木块A和斜劈B，A与B，B与地面间的动摩擦因数均为，它们均保持静止，则A.F1、F2一定等大反向B.木块A、斜劈B间一定存在摩擦力C.地面对斜劈B的支持力的大小一定等于(M＋m)gD.斜劈B与地面间的摩擦力一定等于 (M＋m)g5.（2019·遵义航天高级中学高三）如图所示，一固定斜面上两个质量相同的小物块A和B紧挨着以加速度匀加速下滑，A与B的接触面光滑.已知A与斜面之间的动摩擦因数μA是B与斜面之间动摩擦因数μB的2倍，斜面倾角为α.则关于μA、μB及AB之间的弹力FN的说法正确的是（      ）A.μA =       B.μB =       C.FN =       D.FN=6.（2020·全国高三专题练习）如图所示，上表面光滑的半圆柱体放在水平地面上，一小物块从靠近半圆柱体顶点O的A点，在外力F作用下沿圆弧缓慢下滑到B点，此过程中F始终沿圆弧的切线方向且半圆柱体保持静止状态.下列说法中正确的是（     ）A.半圆柱体对小物块的支持力变大B.地面对半圆柱体的摩擦力先增大后减小C.外力F变大D.地面对半圆柱体的支持力变大7.（2020·全国高三专题练习）如图甲所示，在粗糙水平面上静置一个截面为等腰三角形的斜劈A，其质量为M，两个底角均为30°.两个完全相同的、质量均为m的小物块p和q恰好能沿两侧面匀速下滑.若现在对两物块同时各施加一个平行于斜劈侧面的恒力F1、F2，且F1＞F2，如图乙所示，则在p和q下滑的过程中，下列说法正确的是（     ）A.斜劈A仍保持静止                         B.斜劈A受到地面向右的摩擦力作用C.斜劈A对地面的压力大小等于（M＋2m）g     D.斜劈A对地面的压力大于（M＋2m）g8.（2019·山东日照一中高三月考）如图所示，倾角为θ的斜面体C置于水平地面上，小物块B置于斜面上，通过细绳跨过光滑的定滑轮与物体A相连接，连接B的一段细绳与斜面平行，已知A、B、C都处于静止状态，则(　　)A.B受C的摩擦力一定不为零B.C受地面的摩擦力一定为零C.C有沿地面向右滑的趋势，一定受到地面向左的摩擦力D.将细绳剪断，若B依然静止在斜面上，此时地面对C的摩擦力水平向左9.（2019·甘肃高三期末）如图所示，倾角为的斜面体c置于水平地面上，小盒b置于斜面上，通过细绳跨过光滑的定滑轮与物体a连接，连接b的一段细绳与斜面平行，连接a的一段细绳竖直，a连接在竖直固定在地面的弹簧上，现在b盒内缓慢加入适量砂粒，a、b、c始终位置保持不变，下列说法中正确的是（      ）A.b对c的摩擦力可能先减小后增大     B.地面对c的支持力可能不变C.c对地面的摩擦力方向始终向左       D.弹簧一定处于压缩状态10.如图所示，倾角为的光滑斜面体C固定于水平地面上，小物块B置于斜面上，通过细绳跨过光滑的定滑轮与物体A相连接，释放后，A将向下运动，则在A碰地前的运动过程中（   ）A.A的加速度大小为               B.A机械能守恒C.由于斜面光滑，所以B机械能守恒    D.A、B组成的系统机械能守恒11.（2019·重庆永兴中学高二期末）如图所示，倾角为的粗糙斜劈放在粗糙水平面上，物体a放在斜面上，轻质细线一端固定在物体a上，另一端绕过光滑的滑轮固定在竖直墙壁上的c点，滑轮2下悬挂物体b，系统处于静止状态。若将固定点c向上移动少许（滑轮2未超过滑轮1），而a与斜劈始终静止，则（     ）A.细线对物体a的拉力增大       B.细线对物体a的拉力减小C.斜劈对物体a的摩擦力减小     D.地面对斜劈的摩擦力不变12.（2019·湖南衡阳市八中高三月考）如图所示，顶端装有定滑轮的粗糙斜面体放在水平地面上，A、B两物体通过细绳连接，并处于静止状态（不计绳的质量和绳与滑轮间的摩擦）。现用水平向右的力F作用于物体B上，将物体B缓慢拉高一定的距离，此过程中斜面体与物体A仍然保持静止。在此过程中下列说法正确的是（     ）A.水平力F是恒力B.斜面体所受地面的支持力一定不变C.绳子对物体A的拉力保持不变D.物体A所受斜面体的摩擦力一定变大13.（2019·衡阳县第五中学高一月考）如图所示，物体m通过定滑轮牵引另一粗糙水平面上的物体沿斜面匀速下滑，此过程中斜面体始终静止，斜面质量为M，则水平地面对斜面体 (　    )A.支持力为(M＋m)g              B.没有摩擦力C.支持力小于(M＋m)g            D.有水平向右的摩擦力14.（2019·四川高三月考）如图所示，竖直面光滑的墙角有一个质量为m，半径为r的半球体均匀物块A。现在A上放一密度和半径与A相同的球体B，调整A的位置使得A、B保持静止状态，已知A与地面间的动摩擦因数为0.5。则 A球球心距墙角的最远距离是（　　）  A.2r B. C. D.15.（2019·上海高一课时练习）在粗糙水平地面上与墙平行放着一个截面为半圆的柱状物体A，A与竖直墙之间放一光滑圆球B，整个装置处于静止状态。现对B加一竖直向下的力F，F的作用线通过球心，设墙对B的作用力为，B对A的作用力为，地面对A的作用力为，若F缓慢增大而整个装置仍保持静止，截面如图所示，在此过程中（     ）A.缓慢增大，缓慢增大     B.缓慢增大，保持不变C.保持不变，缓慢增大    D.缓慢增大，保持不变16.（2019·辽宁高一）如图所示，一质量为m，顶角为的直角劈和一个质量为M的长方形木块，夹在两竖直墙之间，不计所有摩擦，重力加速度为g，则（    ）A.M对左侧墙壁压力的大小为       B.m对右侧墙壁的压力大小为C.M对地面的压力大小为      D.M对m的支持力大小为17.（2019·河北定州一中高一开学考试）如图所示，横截面为直角三角形的斜劈A，底面靠在粗糙的竖直墙面上，力F指向球心水平作用在光滑球B上，系统处于静止状态，当力F增大时，系统仍保持静止，则下列说法正确的是（      ）A.A所受合力不变                   B.A所受合力增大C.A对竖直墙壁的压力增大          D.墙面对A的摩擦力一定增大18.（2019·安徽蚌埠二中高一期中）如图所示，将一横截面为扇形的物体B放在水平面上，一滑块A放在物体B上，除了物体B与水平面间的摩擦力之外，其余摩擦忽略不计。已知物体B的质量为M，滑块A的质量为m，重力加速度为g。当整个装置静止时，A、B接触面的切线与竖直的挡板之间的夹角为θ，下列选项正确的是（      ）A.物体B对水平面的压力小于(M＋m)gB.物体B受到水平面的摩擦力大小为C.将B缓慢向右移动一小段距离，A、B之间的作用力变小D.将B缓慢向右移动一小段距离，A与竖直挡板之间的弹力变大19.（2019·四川射洪中学高一期中）重力为G的圆柱体A被平板B夹在板与墙壁之间，平板B与底座C右端的铰链相连，左端由液压器调节高度，以改变平板B与水平底座C间的夹角，B、C及D三者的总重力也为G，C与水平地面间动摩擦因数为μ（0.5＜μ＜1），平板B的上表面及墙壁是光滑的（底座C与地面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力），求：（1）墙壁对圆柱体A的压力大小；（2）地面对C的摩擦力大小和方向；（3）要保持底座C静止不动，μ和应满足什么条件；（4）若，圆柱体的重力增加G，仍要保持底座C静止，则G的最大值为多少？                  答案及解析1.【答案】D【解析】物块静止在斜面上，在斜面这个平面内共有三个力作用在物体上，一个是重力沿斜面向下的分力，静摩擦力，方向不确定，弹簧弹力水平方向，则弹力等于和静摩擦力f的合力，当静摩擦力最大时，合力最大，此时：，故，故D正确2.【答案】B【解析】A.对a、b、c整体分析，受重力和支持力，二力平衡，c不受地面的摩擦力，故A错误；
B.对物体a受力分析，受重力、支持力和静摩擦力，根据平衡条件，b对a的作用力一定竖直向上，和a的重力平衡，故B正确；C.以a和b整体为研究对象，受到重力、支持力和静摩擦力，根据平衡条件，c对b的静摩擦力平行接触面向上，故C错误；D.b对a的支持力与a对b的压力是一对作用力和反作用力，两力的施力物体不同，受力物体不同，且两力的大小相等，方向相反，作用在同一条直线上。而a受到的重力，受力物体还是a，且该力与b对a的支持力不在同一直线上，故D错误。3.【答案】A【解析】A.对物块和斜面受力分析如下图所示，对物块有假设地面对斜面的摩擦力向左，对斜面有联立上式解得由于，说明方向就是向左，A正确；B.斜面体对地面的压力大小等于地面对斜面体的支持力，根据上式，解得B错误；C.物体对斜面体的摩擦力大小等于斜面体对物体的摩擦力大小，根据上式解得C错误；D.斜面体对物体的作用力与物体重力和外力的合力方向相同，为斜向上偏左，D错误。4.【答案】C【解析】先对A、B整体受力分析，根据平衡条件得到地面对整体的支持力和摩擦力；再对物体A受力分析，根据平衡条件求解木块A、斜劈B间的摩擦力是否为零.对A、B整体受力分析，受到重力、支持力N和已知的两个推力，地面对整体可能有静摩擦力，根据平衡条件，有，在水平方向上，可能有摩擦力，故不一定等大反向，若，则斜劈与地面之间没有摩擦力，故AD错误C正确； 隔离A，对其分析，受重力mg、已知的推力、斜面体B对A的支持力和摩擦力f，当推力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；当推力沿斜面分量等于重力的下滑分量时，摩擦力为零，故B错误.5.【答案】AD【解析】以AB整体为研究对象，2mgsinα−μAmgcosα−μBmgcosα＝2ma
代入数据：2mgsinα−μAmgcosα−μAmgcosα=2m•gsinα
解得：μA＝tanα
B与斜面之间的动摩擦因数 对B：mgsinα−FN−μBmgcosα＝ma
mgsinα−FN−×mgcosα＝m•gsinα
解得：FN=，故选AD.6.【答案】BC【解析】物块缓慢下滑处于平衡状态，F始终沿圆弧的切线方向即始终垂直于圆柱面支持力F1的方向，受力分析如图所示：因此总有，下滑过程中θ增大，因此F增大，F1 减小，故A错误，C正确；对半圆柱体分析，地面对半圆柱体的摩擦力：，地面对半圆柱体的支持力，θ从接近0°到90°变化的过程中，摩擦力先增大后减小，支持力一直减小，故B正确，D错误.所以BC正确，AD错误.7.【答案】AC【解析】甲图中，三个物体都处于平衡状态，故可以对三个物体的整体受力分析，受重力和支持力，故支持力为（M+2m）g，没有摩擦力；若对两物块同时各施加一个平行于斜劈侧面的恒力F1、F2，则两物体对斜面体的滑动摩擦力和正压力都不变，故斜面仍然静止，斜劈A也不受地面的摩擦力作用，斜劈A对地面的压力大小仍等于（M＋2m）g 选项A C正确BD错误；8.【答案】C【解析】隔离B可知当mAg＝mBgsinθ时，B与C之间无摩擦，A错误；将B、C作为一个整体时，由A对B的拉力在水平与竖直两方向上的分力知C正确，B错误，将细绳剪断，若B依然静止在斜面上，系统受力平衡，此时水平面对C的摩擦力为零，D错误。9.【答案】A【解析】A项：对b进行受力分析：重力G，支持力F，细线的拉力F，摩擦力f，开始时如果重力沿斜面向下的分力小于细线的拉力F，当加入砂子时，即增大了重力，所以摩擦力先减小到零 时，继续加入砂子，摩擦力反向增大，故A正确；B、C项：对bc组成的系统受力分析可知，重力G，支持力F，细线的拉力，地面的摩擦力f，当细线的拉力为零时，c对地面的摩擦力为零，故C错误，由于a、b、c始终位置保持不变，所以地面对c的支持力一定不变，故B错误；D项：由于不清楚a、b、c三物体及摩擦因素的大小关系，所以a受的拉力可能大于a的重力，也可小于a的重力，也可等于a的重力，所以弹簧不一定处于压缩状态，故D错误.10.【答案】D【解析】A向下运动的过程中除受到重力以外，还受到细绳向上的拉力，故A下落的加速度一定小于，A错误，A下落过程中，细绳的拉力做负功，A的机械能不守恒，B错误；由于斜面光滑，A、B组成的系统在整个运动过程中，只有重力做功，系统机械能守恒，但细绳的拉力对B做正功，B的机械能增加，C错误，D正确.故选D11.【答案】D【解析】因a始终静止，可知滑轮1与竖直墙壁之间的绳子的总长度不变，设为L，设滑轮1与竖直墙壁之间的水平距离为d，每条绳子与竖直方向的夹角为θ，则由平衡知识可知2Tcosθ=mbg；由几何关系可知，即θ为定值，可知将固定点c向上移动少许时，T不变，即细线对物体a的拉力不变，斜劈对物体a的摩擦力不变，选项ABC错误；对斜劈和a的整体受力分析可知，地面对斜劈的摩擦力等于绳子拉力T的水平分力，可知地面对斜劈的摩擦力不变，选项D正确；故选D.12.【答案】B【解析】物体B为研究对象，分析其受力情况如图所示，则有， ，在将物体B缓慢拉高的过程中，θ增大，则水平力F和细绳上的拉力随之变大.故AC错误；对A、B两物体与斜面体这个系统而言，系统处于平衡状态，因拉力F变大，则地面对斜面体的摩擦力一定变大，而竖直方向并没有增加其他力，故斜面体所受地面的支持力不变，故B正确；这个过程中尽管绳子张力变大，但是开始时物体A所受斜面体的摩擦力方向未知，故物体A所受斜面体的摩擦力的情况无法确定.故D错误；13.【答案】CD【解析】选M和m组成的整体为研究对象，设绳子上的拉力为T，受力分析如图：

由平衡条件可以判断，M必受到沿水平面向右的摩擦力；假设斜面的倾角为θ，则：N+Tsinθ=（M+m）g，所以N小于（M+m）g；故CD正确，AB错误；故选CD.14.【答案】C【解析】根据题意可知，B的质量为，AB处于静止状态，受力平衡，则地面对A的支持力为当地面对A的摩擦力达到最大静摩擦力时，A球球心距墙角的距离最远，对A、B受力分析，如图所示：根据平衡条件得，解得则A球球心距墙角的最远距离为故选C。15.【答案】A【解析】根据牛顿第三定律知，B对A的压力与A对B的支持力大小相等，都为F2。对球B受力分析，受重力、墙壁支持力和半圆柱体的支持力，如图根据共点力平衡条件，有解得故当F增加时， F1 ，F2 都增大。对BA整体研究，可知，竖直方向受到竖直向下的总重力和力F，竖直向上的地面的支持力F3 ，则由平衡条件得F增大， F3增大。故A正确，BCD错误。16.【答案】ABC【解析】BD、对直角劈研究，分析受力情况，如图1所示，根据平衡条件得：正方体M对直角劈m的支持力大小为：，墙面对m的弹力：，根据牛顿第三定律可知m对右侧墙壁的压力大小为，故B正确，D错误；AC、以直角劈和质量为M正方体整体为研究对象，分析受力情况，如图2所示，则由平衡条件得：水平面对正方体的弹力大小：，根据牛顿第三定律可知M对地面的压力大小为；墙面对正方体的弹力：，根据牛顿第三定律得知，M对左侧墙壁压力的大小为，故A、C正确；故选ABC。17.【答案】AC【解析】AB：当力F增大时，系统仍保持静止，A所受合力仍为零.故A项正确，B项错误.CD：对B受力分析如图由平衡条件可得：，解得：根据牛顿第三定律对A受力分析如图：由平衡条件可得：，，解得，力F增大时，墙面对A的弹力增大，A对竖直墙壁的压力增大； 故C项正确.当时，随着F增大，墙面对A的摩擦力减小；当时，墙面对A的摩擦力为零；当时，墙面对A的摩擦力大小，随着F增大，墙面对A的摩擦力增大.故D项错误18.【答案】BD【解析】CD.首先对物体A受力分析，如图所示：

根据平衡条件，有：将物体B缓慢向右移动一小段距离，θ变小，故滑块A与B之间的作用力变大，滑块A与竖直挡板之间的弹力也是变大，故C错误，D正确；
AB.对AB整体受力分析，受重力、地面支持力、竖直挡板支持力、地面的静摩擦力，如图所示：

根据平衡条件，地面支持力大小为：FN=（M+m）g地面的摩擦力大小为：再根据牛顿第三定律，对地压力大小为（M+m）g，故A错误，B正确；19.【答案】（1），（2）大小为，方向水平向右，（3），（4）。【解析】【详解】（1）对圆柱体进行受力分析如图所示：根据图中几何关系可得：；（2）对整个系统整体分析，水平方向地面对的摩擦力大小为：方向水平向右；（3）对、及整体进行受力分析，如图所示：当、及整体静止时，摩擦力为：当角增大时，地面对的摩擦力增大，当摩擦力超过最大静摩擦力后，变为滑动摩擦力，此时有：要保持底座静止不动，则，即为：解得：，即为：；（4）若保持不变，圆柱体的重力增大，则有：底座受到的静摩擦力刚好达到最大静摩擦力，保持底座静止，根据平衡条件得：解得：。