高中物理整体法和隔离法试题.docx
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高中物理整体法和隔离法试题
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(
)
m1b
c
A.有摩擦力作用,摩擦力的方向水平向右
m2
B.有摩擦力作用,摩擦力的方向水平向左
a
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,
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
F
左施多大的力,才能使A、B发生相对滑动?
(2)若A、B
间μ1=0.4,B与地间μ2=0.l,则F多大才能产生相对滑
动?
A
B
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,当用与木块左
θ
B
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
F
A
B、A与C均无相对滑动,图中的
θ角及F为已知,求
A与B之
C
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
μ,
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
θ。
问当F至少多大时,两球将发生滑动?
1
7.如图所示,重为8N的球静止在与水平面成370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(sin370=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μ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,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μ相等,则μ为多少?
11.如图所示的三个物体
A、B、C,其质量分别为
m、m、m,
1
2
3
B放在光滑平面上,滑轮和所有接触面间的摩
A
带有滑轮的物体
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
F
C
B
力的大小应为
F=__________。
2
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
v
面的压力分别是多大?
B
A
13.如图,质量
M=10kg的木楔ABC静置于粗糙水平地面上,与
A
地面动摩擦因数
μ=0.02.在木楔的倾角θ为300的斜面上,
m
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
M
程s=1.4m
时,其速度
v=1.4m/s。
在这个过程中木楔没有动。
B
θ
C
求地面对木楔的摩擦力的大小和方向。
(重力加速度
g=10m/s2)
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ABF
的张力T。
15.如图所示,五个木块并排放在水平地面
F
上,它们的质量相同,与地面的摩擦不计。
12345
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μ的斜面上,
斜面的倾角为θ,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。
Fm
M
θ
17质量分别为M、m的铁块、木块在水中以速度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。
3
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l.导轨上面横放着两根导体棒ab和cd,构
成矩形回路,如图所示.两根导体棒的质量皆为m,电阻皆为R,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B.设两导体棒均可沿导轨无摩擦地滑行.开始时,棒
cd静止,棒ab有指向棒cd的初速度v0(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
v0时拖车突然与汽车脱
钩,到拖车停下瞬间司
机才发现。
若汽车的牵
引力一直未变,车与路
m的拖车在平直公路上以加速度a匀加速前进,当速度为
v0v/
mM
面的动摩擦因数为μ,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
E
为E,方向沿x正方向,如图.今小物体以初速度
v0从
x
x0点沿Ox轨道运动,运动中受到大小不变的摩擦阻力
O
f
x0
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
m
下板碰撞时获得2×10-8
C的负电荷,并能反跳到距下板
4cm高处,
-
+1×10-6C,
设小球与下板的碰撞无机械能损失,已知上板带电量为
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。
4
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α,对P有:
mg+Tsinα=N
对Q有:
Tsinα=mg
所以
N=2mg,T=mg/sinα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/sinα
3.【解析】
(1)设A、B恰好滑动,则B对地也要恰好滑动,
A
T
选A、B为研究对象,受力如图,由平衡条件得:
F
B
T
F=f+2T
fB
B
选A为研究对象,由平衡条件有
T=fA
fA=0.1×10=1NfB=0.2×30=6NF=8N
。
A
T
fA
(2)同理F=11N。
4.【解析】以整体为研究对象,木块平衡得
F=f合
又因为
m=2m=2m
且动摩擦因数相同,
A
BC
F1
所以
fB=F/4
θ
再以B为研究对象,受力如图所示,因
B平衡,所以
fB
F1=fBsinθ
即:
F1=Fsinθ/4
f1
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=2G①
再隔离任一球,由平衡条件得
Tsin(θ/2)=μN②2·Tcos(θ/2)=F③
①②③联立解之
。
7.【解析】分别隔离物体A、球,并进行受力分析,如图所示:
由平衡条件可得:
T=4N
Tsin370+N2cos370=8
N2sin370=N1+Tcos370
5
得N1=1NN2=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=mBgcot300①
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=μ(mA+mB)g②
解得μ=√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
m、m看做一
1
2
个整体,2的压缩量x=(m
+m)g/k
2
。
m脱离弹簧后,把m作为对象,2的压缩量x
=mg/k
2
。
1
1
2
1
2
2
2
d=x-x
=mg/k。
答案为C。
1
2
1
2
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=46.5+48=94.5N;
(2)逐页交叉时,需拉力
F=190.5N,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页;
(3)两张纸之间动摩擦因数为
μ,则
F=190.5=μG/64+μ2G/64+μ3G/64+⋯⋯+μ128G/64=μG/64·(1+2+3+⋯⋯+128)=129
μ×5
∴μ=190.5/(129×5)=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
a
F1
m3g
有:
F1=m3g,以a表示物体A在拉力F1作用下的加速度,则有
m1
m1
,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=
m3
(m1+m2+m3)a=
m1
3
(m1+m2+m)g
12.【解析】采用隔离法:
选环为研究对象,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)
F
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,
A
B
向下;B的加速度为
0.选向下为正方向,有:
(M+m)g-F=ma
(M+m)g
解之:
F=Mg-m(a-g)
13.【解析】由匀加速运动的公式
v2=vo
2+2as,得物块沿斜面下滑
F1
f
6
m
θ
mg
a
v2
1.42
0.7
2s
21.4
的加速度为
m/s2
(1)
由于agsin
=5m/s
2,可知物块受到摩擦力作用。
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
mgsinf1ma
(2)
A
mgcos
F1
0
(3)
F1
分析木楔受力,它受五个力作用,如图.对于水平方向,由牛顿
B
θ
F2
C
定律,有
f2
Mg
f2
f1cos
F1sin
0
(4)
由此可解的地面对木楔的摩擦力
f2
F1sin
f1cos
mgcossin
(mgsin
ma)cos
macos
0.61N
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
acosθ
F
A
(1)式同上。
选
M、m组成的系统为研究对象,系统受到的外力
a
asinθ
m
如图.将加速度
a分解为水平的acosθ和竖直的
asinθ,对系
f
M
B
C
统运用牛顿定律(M加速度为
0),有
θ
水平方向:
f
macos
0.61N
(M+m)g
“-”表示方向与图示方向相反
竖直方向:
(M
m)g
F
masin
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AT=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
F
a
向受到的合外力为
F,则F=5ma.所以
5m。
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受
2对3
F23
3F
的推力F23,则
(3m)a
5。
16.【解析】两个物体具有相同的沿斜面向上的加速度,
可以
y
把它们当成一个整体
(看作一个质点),其受力如图所示,
建
F1
(Mm)gcos
Fsin
F
ax
立坐标系,则:
(1)
f
F
7
θ
(M+m)g
Fcosf1
(Mm)gsin(Mm)a
(2)
且:
f1F1
(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
F2
mgcos0
(4)
y
a
F2
x
F'
f2
mgsin
ma
(5)
f
F’
且:
f2
F2
(6)
θ
mg
联立以上方程组,解之:
(cos
sin)mF
F'
m)
(M
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,两棒总动量守恒,有mv0=2mv,
根据能量守恒,整个过程中产生的总热量为
Q=(1/2)mv0
2-(1/2)(2m)v
2
=(1/4)mv0
2。
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
Mma,
该过程经历时间为
v0/μg,末状态拖车的动量为零。
全过程对系统用动量定理可得:
v0
MvMmv0,v
M
ma
g
Mma
Mg
v0
g
21.【解析】由于
Eq>f,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
1
mv02
qEx0
fs
体在运动中克服摩擦阻力做功而转化成了内能,这一关系为:
2
,
2qEx0mv02
s
2f
。
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。
8
f1
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
mg(h2
h1)
500
E
qEh2-mg(h2-h1)=0
qh2
(V/m)
E
U
C
Q
4
108
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