2023年高考物理二輪復(fù)習(xí)100考點(diǎn)千題精練第十七章物理思維方法專題17.1整體法和隔離法

17.1整體法和隔離法一．選擇題1．〔2023衡水六調(diào)〕如下圖，質(zhì)量為m0、傾角為θ的斜面體靜止在水平地面上，有一質(zhì)量為m的小物塊放在斜面上，輕推一下小物塊后，它沿斜面向下勻速運(yùn)動。假設(shè)給小物塊持續(xù)施加沿斜面向下的恒力F，斜面體始終靜止。施加恒力F后，以下說法正確的選項(xiàng)是()A．小物塊沿斜面向下運(yùn)動的加速度為B．斜面體對地面的壓力大小等于(m+m0)g+FsinθC．地面對斜面體的摩擦力方向水平向左D．斜面體對小物塊的作用力的大小和方向都變化【參考答案】A【命題意圖】此題考查疊加體、平衡條件牛頓運(yùn)動定律及其相關(guān)的知識點(diǎn)。2.如下圖，有5000個(gè)質(zhì)量均為m的小球，將它們用長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．假設(shè)連接天花板的細(xì)繩與水平方向的夾角為45°．那么第2023個(gè)小球與2023個(gè)小球之間的輕繩與水平方向的夾角α的正切值等于〔〕A．B．C．D．【參考答案】A二．計(jì)算題1．〔2023廣東湛江調(diào)研〕如下圖，粗糙的水平面上放置一塊足夠長的長木板C，在C的左端點(diǎn)放置一個(gè)物塊A，在距離A為s=4.5m處放置一個(gè)物塊B，物塊A和B均可視為質(zhì)點(diǎn)，物塊A的質(zhì)量為2m，物塊B和長木板C的質(zhì)量均為m=1kg，物塊A和B與長木板C之間的動摩擦因數(shù)μ1=0.5，長木板C與地面之間的動摩擦因數(shù)μ2=0.2.現(xiàn)在對A施加一個(gè)水平向右的推力F=14N，使物塊A向右運(yùn)動，A與B碰撞前B相對于C保持靜止，物塊A和B碰撞后水平推力大小變?yōu)镕1=8N。假設(shè)物塊A和B碰撞時(shí)作用時(shí)間極短，粘在一起不再別離。問：〔1〕物塊A和B碰撞前，物塊B受到長木板C的摩擦力多大？〔2〕物塊A和B碰撞過程中，AB損失的機(jī)械能是多少？〔3〕物塊A和B碰撞后，物塊AB在C上還能滑行多遠(yuǎn)？【命題意圖】此題考查牛頓運(yùn)動定律、勻變速直線運(yùn)動規(guī)律、動量守恒定律、動能定理及其相關(guān)知識點(diǎn)，意在考查靈活運(yùn)用相關(guān)知識分析解決物塊木板模型、碰撞問題的能力?！?〕設(shè)A運(yùn)動經(jīng)過時(shí)間t1與B發(fā)生碰撞，由運(yùn)動學(xué)公式可得s=-代入數(shù)據(jù)解得：t1=3s。此時(shí)vA=a1t1=6m/s，vBC=a2t1=3m/s。A和B碰撞過程，由動量守恒定律，2mvA+mvBC=(2m+m)v代入數(shù)據(jù)解得：v1=5m/s碰撞損失機(jī)械能為△E=2mvA2+mvBC2-(2m+m)v12=3J。〔3〕物塊A和B碰撞后，系統(tǒng)受到地面摩擦力為f系=μ2·〔2m+2m〕g=8N=F所以ABC組成的系統(tǒng)動量守恒，設(shè)最后的共同速度為v2，可得2mvA+2mvBC=(2m+2m代入數(shù)據(jù)解得：v2=4.5m/sAB碰撞后到ABC相對靜止，AB的總質(zhì)量為3m，前進(jìn)s1，由動能定理得〔F1-μ1·3mg〕s1=3mv22-3mv12代入數(shù)據(jù)解得s1=m。AB碰撞后對C，設(shè)C的位移為s2，由動能定理得〔μ1·3mg-μ2·4mg〕s,2=mv22-mvBC2代入數(shù)據(jù)解得s2=m。物塊A和B碰撞后，物塊AB在C上還能滑行距離為△s=s1-s2=m-m=m2.人們平常上下樓乘坐的電梯根本結(jié)構(gòu)如下圖，它主要有轎廂、曳引機(jī)和對重組成。鋼纜纏繞在一個(gè)轉(zhuǎn)輪上，曳引電動機(jī)的主軸帶動轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動，電動機(jī)可以順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動，也可逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動。這樣，在電動機(jī)帶動下，轎廂可以上升，也可以下降。如果在電梯的轎廂地板上、牽引鋼絲與轎廂和對重連接處分別裝有力傳感器A、B、C，某時(shí)刻電梯由低層從靜止開始上升時(shí)，轎廂內(nèi)只有一個(gè)乘客，乘客腳下的傳感器A顯示示數(shù)為660N，牽引鋼絲與轎廂連接處傳感器B顯示示數(shù)為13200N，牽引鋼絲與對重連接處傳感器C顯示示數(shù)為9000N，乘客質(zhì)量為60kg，重力加速度g=10m/s2。求：〔1〕轎廂的加速度大小和方向；〔2〕轎廂的質(zhì)量和對重的質(zhì)量?！?〕轎廂上升2s，對重減小的機(jī)械能。【名師解析】〔1〕根據(jù)題述傳感器A顯示示數(shù)為660N，可知轎廂地板對乘客支持力為F=660N，對乘客，由牛頓第二定律，F(xiàn)-mg=ma，解得轎廂上升的加速度：a=1m/s。方向豎直向上。〔3〕轎廂上升2s，上升高度h=at2=2m，速度v=at=2m/s；對重下降高度h’=h=2m，對重速度v=v’=2m/s；對重減小的機(jī)械能△E=m0gh’-m0v2=1000×10×2J-×1000×22J=18kJ。3.〔2023·四川延考區(qū)〕水平面上有一帶圓弧形凸起的長方形木塊A，木塊A上的物體B用繞過凸起的輕繩與物體C相連，B與凸起之間的輕繩是水平的。用一水平向左的拉力F作用在物體B上。恰使物體A、B、C保持相對靜止，如例64圖。物體A、B、C的質(zhì)量均為m，重力加速度為g，不計(jì)所有的摩擦，那么拉力F應(yīng)為多大？【名師解析】設(shè)繩中拉力為T，A、B、C共同的加速度為a，與C相連局部的繩與豎直方向的夾角為α，由牛頓第二定律，對A、B、C組成的整體有F=3ma，①對B有F-T=ma②對C有Tcosα=mg③Tsinα=ma④聯(lián)立①②式得T=2ma⑤聯(lián)立③④式得T2=m2(a2+g2)⑥聯(lián)立⑤⑥式得a=g。⑦聯(lián)立①⑦式得F=mg。4．〔14分〕〔2023上海松江期末〕如下圖，兩根粗細(xì)均勻的金屬桿AB和CD的長度均為L，電阻均為R，質(zhì)量分別為3m和m，用兩根等長的、質(zhì)量和電阻均不計(jì)的、不可伸長的柔軟導(dǎo)線將它們連成閉合回路，懸跨在絕緣的、水平光滑的圓棒兩側(cè)，AB和CD處于水平。在金屬桿AB的下方有高度為H的水平勻強(qiáng)磁場，磁感強(qiáng)度的大小為B，方向與回路平面垂直，此時(shí)CD處于磁場中?，F(xiàn)從靜止開始釋放金屬桿AB，經(jīng)過一段時(shí)間〔AB、CD始終水平〕，在AB即將進(jìn)入磁場的上邊界時(shí)，其加速度為零，此時(shí)金屬桿CD還處于磁場中，在此過程中金屬桿AB上產(chǎn)生的焦耳熱為Q。重力加速度為g〔1〕金屬桿AB即將進(jìn)入磁場上邊界時(shí)的速度v1；〔2〕在此過程中金屬桿CD移動的距離h和通過導(dǎo)線截面的電量q；〔3〕設(shè)金屬桿AB在磁場中運(yùn)動的速度為v2，通過計(jì)算說明v2大小的可能范圍；〔4〕依據(jù)第〔3〕問的結(jié)果，請定性畫出金屬桿AB在穿過整個(gè)磁場區(qū)域的過程中可能出現(xiàn)的速度－時(shí)間圖像〔v－t圖〕。【參考答案】〔1〕v1＝〔2〕h＝＝q＝〔3〕＜v2＜〔4〕AB桿以速度v1進(jìn)入磁場，系統(tǒng)受到安培力〔阻力〕突然增加，系統(tǒng)做加速度不斷減小的減速運(yùn)動，接下來的運(yùn)動情況有四種可能性【名師解析】〔1〕AB桿到達(dá)磁場邊界時(shí)，加速度為零，系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)，對AB桿：3mg＝2T對CD桿：2T＝mg＋BIL又F＝BIL＝解得v1＝〔3分〕〔2〕以AB、CD棒組成的系統(tǒng)在此過程中，根據(jù)能的轉(zhuǎn)化與守恒有：〔3m－m〕gh－2Q＝4mv1h＝＝q＝IΔt＝＝＝〔4分〕〔4〕AB桿以速度v1進(jìn)入磁場，系統(tǒng)受到安培力〔阻力〕突然增加，系統(tǒng)做加速度不斷減小的減速運(yùn)動，接下來的運(yùn)動情況有四種可能性：〔4分〕2.過程的整體法和隔離法對于過程問題，假設(shè)不需要過程中的細(xì)節(jié)，可以把整個(gè)過程作為整體考慮，只考慮初末狀態(tài)，即所謂整體法。假設(shè)需要研究過程的某一段，可把該段隔離研究。假設(shè)需要研究某個(gè)狀態(tài)，課把該狀態(tài)分析受力，運(yùn)用相關(guān)規(guī)律解答。例2．如例86圖所示，質(zhì)量為m=0.5kg的小球從距離地面高H=5m處自由下落，到達(dá)地面時(shí)恰能沿凹陷于地面的半圓形槽壁運(yùn)動，半圓形槽的半徑R為0.4m，小球到達(dá)槽最低點(diǎn)時(shí)速率恰好為10m/s，并繼續(xù)沿槽壁運(yùn)動直到從槽左端邊緣飛出且沿豎直方向上升、下落，如此反復(fù)幾次，設(shè)摩擦力大小恒定不變。問：〔1〕小球第一次飛出半圓槽上升距水平地面的高度h為多少？〔2〕小球最多能飛出槽外幾次？〔g=10m/s2〕?！痉治雠c解】對小球下落到最低點(diǎn)過程，設(shè)克服摩擦力做功為Wf，由動能定理得：由動能定理得：mg(H+R)－Wf＝mv2－0從下落到第一次飛出達(dá)最高點(diǎn)，由動能定理得：mg(H－h(huán))－2Wf＝0－0解之得：h＝－H－2R＝m－5m－2×0.4m＝4.2m。(2)對小球整個(gè)運(yùn)動過程，設(shè)恰好能飛出n次，那么由動能定理得：mgH－2nWf＝0－0解之得：n＝＝6.25(次)應(yīng)取：n＝6次，即小球最多能飛出槽外6次。【訓(xùn)練題2A】一個(gè)固定平行板電容器，電容量為C，兩導(dǎo)體板相距為L，處在勻強(qiáng)磁場中。磁場的方向與導(dǎo)體板平行，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B。先將平行板電容器充電，使兩極板所帶的電量為Q0，然后將一質(zhì)量為m，電阻為R，長度為L的導(dǎo)體棒垂直放在電容器兩板之間，并與導(dǎo)體板良好接觸。不計(jì)摩擦，求：〔1〕導(dǎo)體棒運(yùn)動的最大速度vmax；〔2〕電容器極板上的最小電量Qmin?！居?xùn)練題2B】〔2023·深圳五校聯(lián)考〕如題86B圖所示，AB是固定在豎直平面內(nèi)傾角=370的粗糙斜面，軌道最低點(diǎn)B與水平粗糙軌道BC平滑連接，BC的長度為SBC=5.6m．一質(zhì)量為M=1kg的物塊Q靜止放置在桌面的水平軌道的末端C點(diǎn)，另一質(zhì)量為m=2kg的物塊P從斜面上A點(diǎn)無初速釋放，沿軌道下滑后進(jìn)入水平軌道并與Q發(fā)生碰撞。物塊P與斜面和水平軌道間的動摩擦因數(shù)均為μ=0.25，SAB=8m，P、Q均可視為質(zhì)點(diǎn)，桌面高h(yuǎn)=5m，重力加速度g=10m/s2。sin37°=0.6，cos37°=0.8。〔1〕畫出物塊P在斜面AB上運(yùn)動的v-t圖?！?〕計(jì)算碰撞后，物塊P落地時(shí)距C點(diǎn)水平位移x的范圍