2020年高考物理一輪復(fù)習(xí)專題專練：整體和隔離法專題

1、2020 年高考物理一輪復(fù)習(xí)專題專練：整體和隔離法專題整體與隔離法利用隔離法處理多體中組員之間的內(nèi)力例 1、一串小燈籠（五只）彼此用輕繩連接，并懸掛在空中。在穩(wěn)定水平風(fēng)力作用下發(fā)生傾斜，懸繩與豎直方向的夾角為 30°，如圖所示.設(shè)每個(gè)紅燈籠的質(zhì)量均為 m.則自上往下第一只燈籠對(duì)第二只燈籠的拉力大小為：A : 2 3mgB :3 8 3mg C :2 3mgD : 8mg【答案】C【解析】本題考查整體法與隔離法的綜合使用，本題的關(guān)鍵點(diǎn)是要從5 個(gè)小球組成的大整體中將后四個(gè)小球隔離出來(lái)，即將燈籠 2、3、4、5 當(dāng)作一個(gè)整體；假設(shè)燈籠 1、2 之間的拉力大小為 T，對(duì)這個(gè)整體受力分析；如

2、圖所示， 結(jié)合矢量三角形法即可求得：在右圖的紅色三角形中，利用矢量三角形法得:深刻反思：1、 本題中如果要求的是第三個(gè)燈籠和第四個(gè)燈籠之間細(xì)繩的拉力，又該如何選擇研究對(duì)象；2、 本題中研究對(duì)象的選擇不同風(fēng)力 F 的大小是否相同？提示：1、 本題中如果要求的是第三個(gè)燈籠和第四個(gè)燈籠之間細(xì)繩的拉力，可以選擇第四個(gè)燈籠與第五個(gè)燈籠組成的小整 體作為研究對(duì)象；1、 研究對(duì)象的選擇不同，風(fēng)力的大小是不同的；可以通過(guò)計(jì)算確定；方法總結(jié)：1、計(jì)算多體中各組員之間的內(nèi)力的大小需要用到隔離法；1 / 9B : mg2020 年高考物理一輪復(fù)習(xí)專題專練：整體和隔離法專題2、隔離法在使用時(shí)要注意兩個(gè)重要的原則；1

3、通過(guò)隔離要使的被求的力成為隔離組員的外力；2 在選擇組員進(jìn)行隔離時(shí)，一定要選擇受力最簡(jiǎn)單的組員進(jìn)行隔離；這樣被隔離的組員就不一定是一個(gè)物體，有可 能是大整體中的一個(gè)小整體，在本題中選擇后 4 個(gè)燈籠作為研究對(duì)象正是這個(gè)道理；易錯(cuò)點(diǎn)提示：隔離不一定是一個(gè)物體，有可能是大整體中的一個(gè)小整體；利用整體法處理多體問(wèn)題例 2、將兩個(gè)質(zhì)量均為 m 的小球 a、b 用細(xì)線相連后，再用細(xì)線懸掛于 O 點(diǎn)，如圖所示。用力 F 拉小球 b，使兩個(gè)小 球都處于靜止?fàn)顟B(tài)，且細(xì)線 Oa 與豎直方向的夾角保持 30°，求力 F 的最小值( )A :3 3mg C :3 2mg1D : mg2【答案】B【解析】選

4、擇 a、b 兩小球整體作為研究對(duì)象進(jìn)行受力分析，a、b 整體受到重力 2mg，繩子拉力 T ，以及一個(gè)未知的外力 F，因?yàn)檎w處于平衡態(tài)，所以這三個(gè)力一定可以構(gòu)成一個(gè)封閉的矢量三角形，重力的大小和方向是不變的，拉力的方向是不變的，而外力 F 的大小和方向是隨機(jī)的如圖 所示，當(dāng) F 垂直于拉力 T 時(shí)，F(xiàn) 最小，最小值為 ，故本題的正確選項(xiàng)是：B例 3、如圖所示，用完全相同的輕彈簧 A、B、C 將兩個(gè)相同的小球連接并懸掛，小球處于靜止?fàn)顟B(tài)，彈簧 A 與豎直 方向的夾角為 30o，彈簧 C 水平，則彈簧 A、C 的伸長(zhǎng)量之比為2 / 92020 年高考物理一輪復(fù)習(xí)專題專練：整體和隔離法專題A：3

5、: 2 B：2：3 C：1: 2 D：2：1【答案】D【解析】根據(jù)題意 A、C 兩根彈簧勁度系數(shù)相同，所以彈力大小之比就等于其伸長(zhǎng)量之比，選擇兩個(gè)小球整體受力分析，假設(shè)每個(gè)小球的質(zhì)量為 m，整體受到水平向右的彈簧彈力 T ，斜向左上方的彈力 T ，彈簧 B 的作用力屬于 abC A整體的內(nèi)力不用考慮：結(jié)合矢量三角形法可得：故本題的正確選項(xiàng)為 D反思：如果兩小球之間的彈簧與豎直方向的夾角是 60°，本題中能否計(jì)算出彈簧 BC 的伸長(zhǎng)量之比或彈簧 AB 的伸 長(zhǎng) 量之 比 ？提 示 ：對(duì)下 邊 的小 球 受力 分 析，如 圖 丙所 示 ：結(jié) 合矢 量三 角 形法 可 得 ：故TBTC23

6、;方法總結(jié)：對(duì)于多體系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，如果問(wèn)題中不涉及各組員之間的內(nèi)力，只是讓計(jì)算系統(tǒng)外力的大小關(guān)系時(shí)，可以將系統(tǒng)中各組員看成一個(gè)整體來(lái)進(jìn)行處理，此時(shí)各組員之間的關(guān)系屬于系統(tǒng)內(nèi)力，在受力分析時(shí)不用考慮，這樣可以明顯簡(jiǎn) 化受力分析過(guò)程，降低題目難度；3 / 92020 年高考物理一輪復(fù)習(xí)專題專練：整體和隔離法專題整體與隔離法配合使用處理多體綜合性問(wèn)題例 4、如圖所示，有5000 個(gè)質(zhì)量均為 m 的小球，將它們用長(zhǎng)度相等的輕繩依次連接，再將其左端用細(xì)繩固定在天花板上，右端施加一水平力使全部小球靜止若連接天花板的細(xì)繩與水平方向的夾角為 45°，則第 2011 個(gè)小球與 2012 個(gè)小球之間的輕繩與

7、水平方向的夾角 的正切值等于；【答案】A【解析】要求得第 2011 個(gè)小球與 2012 個(gè)小球之間的輕繩與水平方向的夾角 的正切值要先求得 2011 與 2012 兩 個(gè)小球之間的拉力 T 的大??；選擇第 2012-第 5000 個(gè)（2989 個(gè)）小球作為研究對(duì)象，假設(shè)每個(gè)小球的質(zhì)量為 m，這 2089 個(gè)小球的總質(zhì)量為 2089m，受力分析可知：受到重力 2089mg、受到水平向右的拉力 F、以及第 2011 與 2012 個(gè)小球之間的拉力 T 大小。 如圖所示在紅色的矢量三角相中可得，如圖所示選擇全部 5000 個(gè)小球作為研究對(duì)象，小球受到重力 5000mg，水平向右的拉力 F，以及輕繩的

8、拉力 T，4 / 92020 年高考物理一輪復(fù)習(xí)專題專練：整體和隔離法專題方法總結(jié)：整體與隔離法的引入主要是為了研究多體中各組員內(nèi)力的大小關(guān)系；但是很多題目的問(wèn)法非常隱蔽，像本題問(wèn)的是輕繩與水平方向夾角的正切值，但是本質(zhì)還是考查內(nèi)力的計(jì)算問(wèn)題，所以在審題時(shí)一定要準(zhǔn)確挖掘出題目的 考點(diǎn)是處理此類問(wèn)題的關(guān)鍵；例 5、如圖所示，兩段等長(zhǎng)細(xì)線串接著兩個(gè)質(zhì)量相等的小球 a、b，懸掛于 O 點(diǎn)現(xiàn)在兩個(gè)小球上分別加上水平方向的外力，其中作用在 b 球上的力大小為 F、作用在 a 球上的力大小為 2F，則此裝平衡時(shí)的位置可能是下列哪 幅圖（）【答案】C【解析】本題的考點(diǎn)依然是多體問(wèn)題中內(nèi)力的計(jì)算，但是難點(diǎn)在于

9、審題時(shí)要抓住題目涉及的隱含條件；提示：本題的四幅區(qū)別在于細(xì)線 oa 與細(xì)線 ab 與豎直方向的夾角不同，要想比較二者的夾角大小就需要分別選擇不 同的研究對(duì)象進(jìn)行處理；假設(shè)細(xì)線 ab 的與豎直方向夾角的大小為 1，對(duì)小球 b 受力分析如圖所示:結(jié)合矢量三角形法可得：tanq1=Fmg；假設(shè)細(xì)線 oa 與豎直方向的夾角大小為 2，拉力大小為 T/選擇小球 ab 整體進(jìn)行受力分析：結(jié)合矢量三角形法可得：因?yàn)?，所以線繩 ab 與豎直方向的夾角更大，故 C 選項(xiàng)正確；5 / 92020 年高考物理一輪復(fù)習(xí)專題專練：整體和隔離法專題反思：本題能否根據(jù)已知條件比較 T 與 T/的大小關(guān)系？方法總結(jié)：（1）

10、 當(dāng)研究系統(tǒng)中只有兩個(gè)組員時(shí)，題目的問(wèn)題往往會(huì)針對(duì)兩個(gè)組員之間的內(nèi)力來(lái)發(fā)問(wèn)；但是發(fā)問(wèn)的方式通常比 較隱蔽；像例 5 這樣的題目就是這樣的；（2） 一般情況下處理多體問(wèn)題時(shí)，不可能通過(guò)一步整體法或一步隔離法就能夠求出結(jié)果，絕大多數(shù)的題目在處理 時(shí)往往需要整體法和隔離法相互配合才能解出結(jié)果；例 6、半圓柱體 M 放在粗糙的水平地面上，其右端有固定放置的豎直擋板 PQ，M 與 PQ 之間放有一個(gè)光滑均勻的小圓柱體 N，整個(gè)系統(tǒng)處于靜止。如圖所示是這個(gè)系統(tǒng)的縱截面圖。若用外力F 使 PQ 保持豎直并且緩慢地向右移動(dòng)，在 N 落到地面以前，發(fā)現(xiàn) M 始終保持靜止。在此過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是（ ）A 地

11、面對(duì) M 的支持力不變B MN 間的彈力先減小后增大C PQ 對(duì) N 的彈力逐漸減小D PQ 和 M 對(duì) N 的彈力的合力逐漸增大E、地面對(duì) M 的摩擦力逐漸增大?！敬鸢浮緼E【解析】觀察題目中的四個(gè)選項(xiàng)問(wèn)到的問(wèn)題既有 M、N 組成系統(tǒng)的外力大小的比較，也有各組員之間的內(nèi)力的大小變化規(guī)律；所以本題在處理的過(guò)程中要整體與隔離法配合使用；為了研究MN 之間的相互作用力 FMN 的的變化規(guī)律， 需要隔離 N，對(duì) N 進(jìn)行受力分析；如圖所示；結(jié)合矢量三角形的動(dòng)態(tài)圖解法可得：故：BC 選項(xiàng)錯(cuò)誤；對(duì) M、N 整體受力分析：假設(shè) N 的質(zhì)量為 m，M 的質(zhì)量為 M，6 / 92020 年高考物理一輪復(fù)習(xí)專題

12、專練：整體和隔離法專題例 7、如圖所示，水平細(xì)桿上套一細(xì)環(huán) A，環(huán) A 與球 B 間用一輕質(zhì)繩相連，質(zhì)量分別為 m A 、m B （m A m B ），由于 B 球受到水平風(fēng)力作用，A 環(huán)與 B 球一起向左勻速運(yùn)動(dòng)已知細(xì)繩與豎直方向的夾角為 則下列說(shuō)法正確的 是（ ）A. 桿對(duì) A 球的支持力隨著風(fēng)力的增加而不變B. 環(huán) B 受到的風(fēng)力 F 為 m gtanBC. A 環(huán)與水平細(xì)桿間的動(dòng)摩擦因數(shù)為 m tan/( m +m )B A BD. 風(fēng)力增大時(shí)，輕質(zhì)繩對(duì) B 球的拉力保持不變E. 繩子的拉力大小為 m g/cosB【答案】ABE【解析】問(wèn)題中繩子的拉力屬于 A、B 兩個(gè)小環(huán)之間的內(nèi)力，小環(huán) B 比小環(huán) A 受力簡(jiǎn)單，需要隔離小環(huán) B 進(jìn)行受 力分析；其它的力屬于系統(tǒng)的外力，需要對(duì)整體受力分析；7 / 92020 年高考物理一輪復(fù)習(xí)專題專練：整體和隔離法專題如圖所示：風(fēng)力增大時(shí) 增大，重力不變，故拉力 T 增大；所以：D 錯(cuò) E 對(duì)；風(fēng)力增大，兩環(huán)的重力大小不變，桿給 A 的支持力大小不變故 A