物理整体法隔离法解决物理试题专题练习(及答案)含解析

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重力和拉力的合力提供向心力,由牛顿第二定律有:T mg m v2 ,联立解得: r
T mg m v2 ,则根据牛顿第三定律知,球对箱的拉力大小为:T T mg m v2 ,
r
r
故此时箱子对地面的压力为: N M m g T M m g mg m v2 ,故小球摆
r
到最低点时,绳对箱顶的拉力大于 mg ,,箱子对地面的压力大于 M m g ,故 C 错
2mg ,且加速度越大斜面对球的弹力不变,故 A 正确,B、C 均错误.D、由牛顿第二定
律可知,斜面、挡板对球的弹力与球的重力三者的合力等于 ma.故 D 错误.故选 A. 【点睛】本题考查牛顿第二定律的应用和受力分析规律的应用,要注意明确加速度沿水平 方向,竖直方向上的合力为零,分别对两个方向进行分析求解即可.
B 项: 由 A 项分析可知并联部分的电压减小,即平行金属板两端电压减小,根据 E U , d
平行金属板间的场强减小,小球将向下运动,由于下板接地即下板电势为 0,由带电质点 P 原处于静止状态可知,小球带负电,根据负电荷在电势低的地方电势能大,所以小球的电 势能增大,故 B 错误;
C 项:电源的效率: P出 = IU U ,由 A 分析可知,路端电压减小,所以电源的效率 P总 IE E
物理整体法隔离法解决物理试题专题练习(及答案)含解析
一、整体法隔离法解决物理试题
1.一个质量为 M 的箱子放在水平地面上,箱内用一段固定长度的轻质细线拴一质量为 m 的 小球,线的另一端拴在箱子的顶板上,现把细线和球拉到左侧与竖直方向成 θ 角处静止释放, 如图所示,在小球摆动的过程中箱子始终保持静止,则以下判断正确的是( )
小滑块之间的轻杆上的弹力大小为 F 4
【答案】D 【解析】 【详解】 A.将匀速运动的 8 个小滑块作为一个整体,有
F 3mg 0 ,
解得
F , 3mg
故 A 项错误; B.当滑块匀速运动时,处在光滑地带上的滑块间的轻杆上的弹力都为零,处在粗糙地带上 的滑块间的轻杆上的弹力不为零,且各不相同,故 B 项错误; C.对 8 个滑块,有
滑动,小灯泡的阻值可视为不变,下列说法正确的是( )
A.小灯泡 L1 变暗,V1 表的示数变小,V2 表的示数变大 B.小灯泡 L1 变亮,V1 表的示数变大,V2 表的示数变小 C.小灯泡 L2 变暗,V1 表的示数变小,V2 表的示数变大 D.小灯泡 L2 变亮,V1 表的示数变大,V2 表的示数变大
4. 如图所示,水平面上 O 点的左侧光滑,O 点的右侧粗糙。有 8 个质量均为 m 的完全相同 的小滑块(可视为质点),用轻质的细杆相连,相邻小滑块间的距离为 L,滑块 1 恰好位 于 O 点左 侧,滑块 2、3……依次沿直线水平向左排开。现将水平恒力 F 作用于滑块 1 上。经观察发现, 在第 3 个小滑块完全进入粗糙地带后到第 4 个小滑块进入粗糙地带前这一过程中,小滑块做 匀速直线运动,已知重力加速度为 g,则下列判断中正确的是( )。
上的分力始终相等,所以斜面受地面的摩擦力仍然为零。 A.斜面受地面的摩擦力大小为零,与分析结果相符,故 A 正确; B.斜面受地面的摩擦力方向水平向右,与分析结果不符,故 B 错误; C.斜面受地面的摩擦力方向水平向左,与分析结果不符,故 C 错误; D.综上分析,可知 D 错误。
6.如图,斜面体置于水平地面上,斜面上的小物块 A 通过轻质细绳跨过光滑的定滑轮与 物块 B 连接,连接 A 的一段细绳与斜面平行,系统处于静止状态.现对 B 施加一水平力 F 使 B 缓慢地运动,A 与斜面体均保持静止,则在此过程中( )
8.如图,平行金属板中带电质点 P 原处于静止状态,不考虑电流表和电压表对电路的影 响,选地面的电势为零,当滑动变阻器 R4 的滑片向 b 端移动时,下列说法正确的是( )
A.电压表读数减小 B.小球的电势能减小 C.电源的效率变高
U D.若电压表、电流表的示数变化量分别为 U 和 I ,则 I r R1
D.斜面、挡板对球的弹力与球的重力三者的合力大于 ma 【答案】A 【解析】 A、B、C、对球受力分析如图所示:
由牛顿第二定律得 FN1-FN2sinθ=ma,FN2cosθ=mg, 45 ,由以上两式可得: FN1 m(g a) , FN2 2mg ,即竖直挡板对球的弹力为 m(g a) ,斜面对球的弹力为
故选 D 【点睛】 以物体 B 受力分析,由共点力的平衡条件可求得拉力变化;再对整体受力分析可求得地面对 斜面体的摩擦力;再对 A 物体受力分析可以知道 A 受到的摩擦力的变化.
7.如图所示,电源电动势为 E ,内电阻为 r , L1 、 L2 是两个小灯泡, R 是滑动变阻 器,V1、V2 可视为理想电压表.闭合开关 S ,将滑动变阻器 R 的滑动片由最左端向最右端
F 2mg 8ma ,
代入 F ,解得 3mg
故 C 项错误; D.对 8 个滑块,有
a F , 24m
F mg 8ma ,
解得
a g 4
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再以 6、7、8 三个小滑块作为整体,由牛顿第二定律有
故 D 项正确;
F 3ma F , 4
5.如图所示,一个物体恰能在斜面体上沿斜面匀速下滑,可以证明出此时斜面不受地面的 摩擦力作用,若沿斜面方向用力 F 向下推此物体,使物体加速下滑,斜面依然保持静止, 则斜面受地面的摩擦力是( )
错误;小球摆到右侧最高点时,小球有垂直于绳斜向下的加速度,对整体由于箱子不动加
速度为 aM 0 , a 为小球在竖直方向的加速度,根据牛顿第二定律可知:
M m g FN M·aM ma ,则有: FN M m g ma ,故 FN M m g , 根据牛顿第三定律可知对地面的压力小于 M m g ,故 B 错误;在最低点,小球受到的
变低,故 C 错误;
D 项:将 R1 和电源等效为一个新的电源,新电源的内阻为 r+R1,电压表测的为新电源的路
U
端电压,如果电流表测的也为总电流,则
I总
r
R1 ,由 A 分析可知 I总 =IR3
I A ,
由于总电流增大,并联部分的电压减小,所以 R3 中的电流减小,则 IA 增大,所以
I A I总 ,所以
A.地面对斜面体的支持力一直增大 B.绳对滑轮的作用力不变 C.斜面体对物块 A 的摩擦力一直增大 D.地面对斜面体的摩擦力一直增大 【答案】D 【解析】 【详解】 取物体 B 为研究对象,分析其受力情况,设细绳与竖直方向夹角为 ,则水平力:
绳子的拉力为: A、因为整体竖直方向并没有其他力,故斜面体所受地面的支持力没有变;故 A 错误; B、由题目的图可以知道,随着 B 的位置向右移动,绳对滑轮的作用力一定会变化.故 B 错误; C、在这个过程中尽管绳子张力变大,但是因为物体 A 所受斜面体的摩擦力开始并不知道其 方向,故物体 A 所受斜面体的摩擦力的情况无法确定;故 C 错误; D、在物体 B 缓慢拉高的过程中, 增大,则水平力 F 随之变大,对 A、B 两物体与斜面体这个 整体而言,因为斜面体与物体 A 仍然保持静止,则地面对斜面体的摩擦力一定变大;所以 D 选 项是正确的;
U I A
r R1 ,故 D 正确.
点晴:解决本题关键理解电路动态分析的步骤:先判断可变电阻的变化情况,根据变化情
况由闭合电路欧姆定律 E U IR 确定总电流的变化情况,再确定路端电压的变化情
误,D 正确,故选 D. 【点睛】对 m 运动分析,判断出速度大小的变化,根据牛顿第二定律求得绳子的拉力,即 可判断出 M 与地面间的相互作用力的变化,在最低点,球受到的重力和拉力的合力提供向 心力,由牛顿第二定律求出绳子的拉力,从而得到箱子对地面的压力.
2.如图所示,倾角为 θ 的斜面 A 固定在水平地面上,质量为 M 的斜劈 B 置于斜面 A 上, 质量为 m 的物块 C 置于斜劈 B 上,A、B、C 均处于静止状态,重力加速度为 g.下列说法 错误的是( )
【答案】D 【解析】将滑动变阻器的触片由左端向右滑动时,变阻器接入电路的电阻变大,变阻器与 灯泡 L2 并联的电阻变大,外电路总电阻增大,则路端电压随之增大,即 V1 表的读数变 大.由闭合电路欧姆定律可知,流过电源的电流减小,灯泡 L1 变暗,电压表 V2 读数变 小.灯泡 L2 的电压 U2=E-I(r+RL1)增大,I 减小,则 U2 增大,灯泡 L2 变亮.故 D 正确.故选 D. 【点睛】本题是电路中动态分析问题.对于路端电压可以直接根据路端电压随外电阻增大 而增大,减小而减小判断.
3.如图所示,等边直角三角形斜边上竖直挡板挡住质量为 m 的球置于斜面上,现用一个 恒力 F 拉斜面,使斜面在水平面上向右做加速度为 a 的匀加速直线运动,忽略一切摩擦, 重力加速度为 g, 以下说法中正确的是
A.竖直挡板对球的弹力为 m g a
B.斜面对球的弹力为 2mg C.加速度越大斜面对球的弹力越大.
F A.粗糙地带与滑块间的动摩擦因数为 mg
B.滑块匀速运动时,各段轻杆上的弹力大小相等 C.第 2 个小滑块完全进入粗糙地带到第 3 个小滑块进入粗糙地带前这一过程中,8 个小滑块
的加速度大小为 F 12m
D.第 1 个小滑块完全进入粗糙地带到第 2 个小滑块进入粗糙地带前这一过程中,5 和 6 两个
A.BC 整体受到的合力为零 B.斜面 A 受到斜劈 B 的作用力大小为 Mgcosθ+mg C.斜劈 B 受到斜面 A 的摩擦力方向沿斜面 A 向上 D.物块 C 受到斜劈 B 的摩擦力大小为 mgcosθ 【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】 A、斜劈 B 和物块 C 整体处于平衡状态,则整体受到的合力大小为 0,A 正确. B、对 B、C 组成的整体进行受力分析可知,A 对 B 的作用力与 B、C 受到的重力大小相 等,方向相反.所以 A 对 B 的作用力大小为 Mg+mg,根据牛顿第三定律可知,斜面 A 受 到斜劈 B 的作用力大小为 Mg+mg,故 B 错误. C、根据 B 和 C 的整体平衡可知 A 对 B 的静摩擦力沿斜面向上,大小等于两重力的下滑分 力,C 正确. D、C 受到 B 对 C 的摩擦力为 mgcosθ,方向垂直斜面 A 向上,D 正确. 本题选错误的故选 B. 【点睛】 若一个系统中涉及两个或者两个以上物体的问题,在选取研究对象时,要灵活运用整体法 和隔离法.对于多物体问题,如果不求物体间的相互作用力,我们优先采用整体法,这样 涉及的研究对象少,未知量少,方程少,求解简便;很多情况下,通常采用整体法和隔离 法相结合的方法.
A.大小为零 C.方向水平向左 【答案】A 【解析】 【详解】 对斜面体进行受力分析如下图所示:
B.方向水平向右 D.无法判断大小和方向
开始做匀速下滑知压力与摩擦力在水平方向上的分力相等,当用力向下推此物体,使物体
加速下滑,虽然压力和摩擦力发生了变化,但摩擦力 f 始终等于 FN 。知两力在水平方向
【答案】AD 【解析】 A 项:由图可知,R2 与滑动变阻器 R4 串联后与 R3 并联后,再由 R1 串连接在电源两端;电 容器与 R3 并联;当滑片向 b 移动时,滑动变阻器接入电阻减小,则电路中总电阻减小;由 闭合电路欧姆定律可知,电路中电流增大;路端电压减小,同时 R1 两端的电压也增大;所 以并联部分的电压减小,故 A 正确;
A.在小球摆动的过程中,线的张力呈周期性变化,但箱子对地面的作用力始终保持不变
B.小球摆到右侧最高点时,地面受到的压力为(M+m)g,箱子受到地面向左的静摩擦力
C.小球摆到最低点时,地面受到的压力为(M+m)g,箱子不受地面的摩擦力
D.小球摆到最低点时,线对箱顶的拉力大于 mg,箱子对地面的压力大于(M+m)g
【答案】D
【解析】
在小球摆动的过程中,速度越来越大,对小球受力分析根据牛顿第二定律可知:
F
mgcos
v2 m
,绳子在竖直方向的分力为:
r
F
Fcos
mgcos
m
v2 r
cos
,由于速度越来越大,角度
越来越小,故
F 越
大,故箱子对地面的作用力增大,在整个运动过程中箱子对地面的作用力时刻变化,故 A
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