2023版高考物理专题9受力分析与整体法和隔离法练习含解析
展开专题9 受力分析与整体法和隔离法
1.受力分析的两种顺序:(1)先场力再弹力后摩擦力,接触力要逐个接触面排查.(2)先已知的力、确定的力,而后再结合运动状态推断未知的力、不确定的力.2.多个物体系统问题通常整体法和隔离法交替使用.3.三重检验:(1)明确各力的施力物体、受力物体.(2)判断研究对象是否能保持原来运动状态.(3)换角度(整体⇌隔离)或换研究对象(相邻的物体)再做受力分析,判断两次分析是否一致.
1.如图1所示,A、B两物体叠放在一起,用手托住,让它们静止靠在墙边,然后释放,使它们同时沿竖直墙面下滑,已知mA>mB,不计空气阻力,则物体B( )
图1
A.只受一个重力
B.受到重力、摩擦力各一个
C.受到重力、弹力、摩擦力各一个
D.受到重力、摩擦力各一个,弹力两个
答案 A
解析 物体A、B将一起做自由落体运动,所以A、B之间无相互作用力,物体B与墙面有接触而无挤压,所以与墙面无弹力,则也没有摩擦力,所以物体B只受一个重力,选A.
2.(2020·安徽合肥市一模)如图2所示装置为阅读时使用的角度可调支架,现将一本书放在倾斜支架上,书始终保持静止.关于该书受力情况,下列说法正确的是( )
图2
A.可能受两个力
B.可能受三个力
C.一定受摩擦力
D.支架下边缘对书一定有弹力
答案 B
3.(多选)(2020·东北师大等联盟学校检测)如图3所示为形状相同的两个劈形物体,它们之间的接触面光滑,两物体与地面的接触面均粗糙,现对A施加水平向右的力F,两物体均保持静止,则物体B的受力个数可能是( )
图3
A.2个 B.3个 C.4个 D.5个
答案 AC
解析 对A受力分析可知,当F与A所受的静摩擦力大小相等时,则A、B之间没有弹力,力F比A所受的静摩擦力大时,则A、B之间有弹力.当A对B没有弹力时,B受到重力和地面的支持力2个力;当A对B有弹力时,B还受到重力、地面的支持力与摩擦力,共4个力,故A、C符合题意,B、D不符合题意.
4.(2020·海南七校联盟联考)如图4所示,两个相同的物体A、B叠在一起放在粗糙的水平桌面上,连在物体B上的轻绳通过定滑轮与空箱C相连,箱内放有一小球与箱内壁右侧接触,整个系统处于静止状态,已知A、B的质量均为m,C的质量为M,小球的质量为m0,物体B与桌面的动摩擦因数为μ,重力加速度为g,不计滑轮摩擦和空气阻力,下列说法中正确的是( )
图4
A.物体A受到三个力的作用
B.小球受到三个力的作用
C.桌面受到物体B的摩擦力大小为2μmg
D.桌面受到物体B的摩擦力大小为(M+m0)g
答案 D
解析 以A为研究对象,根据平衡条件可知B对A没有摩擦力,则A受到重力和B的支持力两个力的作用,故A错误;小球受重力和箱底的支持力两个力作用,故B错误;以A、B整体为研究对象,由平衡条件可知,桌面对B的摩擦力大小等于(M+m0)g,不一定等于2μmg,由牛顿第三定律知桌面受到B的摩擦力大小为(M+m0)g,故C错误,D正确.
5.(多选)(2020·天津市部分区上学期期末)如图5所示,用拉伸的轻质弹簧连接的质量为m的木块静置于倾角为θ的粗糙斜面体上.斜面体质量为M,始终保持静止,重力加速度为g,弹簧与斜面平行,则下列说法正确的是( )
图5
A.木块一定受到摩擦力的作用
B.木块可能受到摩擦力的作用
C.水平面对斜面体的支持力大小为(M+m)g
D.水平面对斜面体的摩擦力方向水平向右
答案 BC
解析 若弹簧对木块向上的弹力大小恰好等于mgsin θ,木块不受摩擦力的作用,若弹簧对木块向上的弹力大小大于mgsin θ,木块受的摩擦力沿斜面向下,若弹簧对木块向上的弹力大小小于mgsin θ,木块受的摩擦力沿斜面向上,故B正确,A错误;取轻质弹簧、木块和斜面体为一整体受力分析,竖直方向受力平衡,FN=(M+m)g,由水平方向合力为零可得,水平面对斜面体的摩擦力一定为零,故C正确,D错误.
6.(2019·河南豫北十校联考)两相同的楔形木块A、B叠放后分别以甲、乙两种方式在水平外力F1和竖直外力F2作用下保持静止状态,如图6所示,则在这两种方式中,木块B受力个数分别为( )
图6
A.4;4 B.4;3 C.5;3 D.5;4
答案 C
解析 题图甲中,根据整体法可知,木块B除了受重力外,一定受到墙面水平向右的弹力和竖直向上的静摩擦力,隔离B分析,其一定还受到A垂直于接触面斜向左上的弹力,隔离A分析,A受到重力、水平向左的推力、B对其垂直于接触面斜向右下的弹力,这样的三个力不可能使A平衡,所以A一定还要受到B对其沿接触面斜向右上的静摩擦力,可知B一定受到A沿接触面斜向左下的静摩擦力,故B共受5个力的作用;题图乙中,根据整体法可知B与墙面间既无弹力也无摩擦力,所以B受重力、A的弹力和A沿接触面斜向右上的摩擦力共3个力的作用,C正确.
7.(多选)(2020·云南保山市模拟)如图7甲、乙所示,倾角为θ的粗糙斜面上放置一滑块M,在滑块M上放置一个质量为m的物块,M和m相对静止,一起沿斜面匀加速下滑,斜面保持静止,下列说法正确的是( )
图7
A.图甲中物块m受到摩擦力,方向水平向左
B.图乙中物块m受到摩擦力,方向平行于斜面向上
C.图甲中物块M受到5个力
D.图乙中物块M受到6个力
答案 ABC
解析 题图甲中以m为研究的对象,由于两个物体一起匀加速向下运动,m有水平向左的分加速度,所以物块m受到摩擦力,方向水平向左,故A正确.题图乙中,假设物块m受到摩擦力大小为Ff,方向平行于斜面向上,对整体,由牛顿第二定律有(M+m)gsin θ-μ(M+m)gcos θ=(M+m)a,μ是M与斜面间的动摩擦因数;对m,由牛顿第二定律有mgsin θ-Ff=ma,解得Ff=μmgcos θ>0,假设正确,故B正确.题图甲中物块M受到重力、m对它的压力与摩擦力、斜面的支持力和沿斜面向上的摩擦力,共5个力,故C正确.题图乙中物块M受到重力、m对它的压力与摩擦力、斜面的支持力和沿斜面向上的摩擦力,共5个力,故D错误.
8.(多选)如图8,固定在地面上的带凹槽的长直杆与水平面成α=30°角,轻质环a套在杆上,置于凹槽内质量为m的小球b通过一条细绳跨过定滑轮与环a连接.a、b静止时,细绳与杆间的夹角为30°,重力加速度为g,不计一切摩擦,下列说法正确的是( )
图8
A.a受到3个力的作用
B.b受到3个力的作用
C.细杆对b的作用力大小为mg
D.细绳对a的拉力大小为mg
答案 BD
解析 轻质环a套在杆上,没有质量,不受重力,不计摩擦,则a静止时细绳的拉力与杆对a的弹力平衡,故拉a的细绳与杆垂直,a受到两个力作用,故A错误;对b球受力分析可知,b受到重力、细绳的拉力和杆对b球的弹力,b受到3个力的作用,故B正确;以b为研究对象,受力分析如图所示,根据几何关系可得β=θ=30°,设细杆对b的作用力大小为FN,则:2FNcos 30°=mg,则FN=mg,故C错误;对b分析,细绳的拉力大小FT=FN=mg,则细绳对a的拉力大小为mg,故D正确.
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