高中物理受力分析应用(叠加体、整体和隔离、立体)
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高中物理受力分析应用题型一：受力分析叠加体 (1)题型二：受力分析整体和隔离 (12)题型三：空间立体物体的受力分析 (27)题型一：受力分析叠加体一．选择题（共15小题）1．（2020秋•农安县期末）如图所示，物体A、B叠放在物体C上，C置于水平地面上，水平力F作用于B，使A、B、C一起匀速运动，各接触面间摩擦力的情况是（）A．B对C有向左的摩擦力B．C对A有向左的摩擦力C．物体C受到三个摩擦力作用D．C对地面有向右的摩擦力【分析】三个物体都做匀速直线运动，合外力均为零，以B为研究对象，分析C对B的摩擦力方向，即可知道B对C的摩擦力方向；对A研究，由平衡条件分析C对A的摩擦力；对整体研究，分析地面对C的摩擦力．【解答】解：三个物体都做匀速直线运动，合外力均为零。
A、以B为研究对象，B水平方向受到向右的拉力F作用，根据平衡条件得知，C对B有向左的静摩擦力，而且此静摩擦力与F平衡，根据牛顿第三定律得知，B对C有向右的静摩擦力。
故A错误。
B、对A研究，由平衡条件得知：C对A没有摩擦力，否则A受力不平衡，不可能匀速直线运动，则A对C也没有摩擦力。
故B错误。
C、D以整体为研究对象，由平衡条件得知：地面对C有向左的滑动摩擦力，则C对地面有向右的滑动摩擦力，故C受到两个摩擦力。
故C错误，D正确。
故选：D。
【点评】本题关键要灵活选择研究，根据平衡条件分析受力情况，对分析的结果，也可以利用平衡条件：合力为零进行检验．2．（2020春•吴忠期末）如图所示，A、B两物体的重力都为10N，各接触面间的动摩擦因数都等于0.3，同时有F＝1N的两个水平力分别作用在A和B上，A和B均静止，则地面对B和B对A的摩擦力分别为（）A．6N，3N B．1N，1N C．0N，1N D．0N，2N【分析】当水平拉力小于最大静摩擦力时，物体处于静止，摩擦力等于拉力；当水平拉力大于最大静摩擦力时，物体开始滑动，则受到的滑动摩擦力等于动摩擦力因数与正压力的乘积．【解答】解：对物体A，因为F作用，从而受到物体B给A物体的静摩擦力。
大小等于F的大小，即为1N．方向与F方向相反。
对物体AB，同时有F＝1N的两个水平力分别作用在A和B上，所以地面对B的摩擦力为零，故C正确，ABD错误；故选：C。
【点评】学会区别静摩擦力与滑动摩擦力，和大小的计算．静摩擦力的大小等于引起它有运动趋势的外力，而滑动摩擦力等于μF N．同时分析B物体受到的摩擦力可以将A与B作为整体来研究，因为A与B均处于静止状态．3．（2018秋•玉林期末）如图所示，两个相间的物体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（）A．物体A受到三个力的作用B．小球受到三个力的作用C．桌面受到物体的摩擦力大小为2μmgD．桌面受到物体的摩擦力大小为（M+m0）g【分析】以A为研究对象，分析受力情况，由平衡条件分析A是否受到摩擦力。
以AB 整体为研究对象，由平衡条件研究桌面对B的摩擦力。
【解答】解：A、以A为研究对象，由平衡条件可知，B对A没有摩擦力，否则A在水平方向上受力不平衡，则A受到重力和B的支持力二个力作用，故A错误。
B、小球受到两个力：重力和箱底的支持力，故B错误。
CD、以AB整体为研究对象，由平衡条件得知，桌面对B的摩擦力等于（M+m0）g，B 与桌面间的静摩擦力不一定达到最大，所以桌面对B的摩擦力不一定等于2μmg，由牛顿第三定律知桌面受到物体的摩擦力大小为（M+m0）g，故C错误，D正确。
故选：D。
【点评】对于受力分析，除按重力、弹力和摩擦力的顺序分析外，首先要灵活选取研究对象，采用整体法和隔离法结合进行分析。
4．（2016春•桃城区校级月考）光滑的水平面上放有质量分别为m和的两木块，上方木块与一劲度系数为k的弹簧相连，弹簧的另一端固定在墙上，如图所示．已知两木块之间的最大静摩擦力为f，为使这两个木块组成的系统能像一个整体一样地振动，系统的最大振幅为（）A．B．C．D．【分析】对整体而言，回复力为弹簧的弹力，对上面的木块而言，回复力为静摩擦力．振幅最大时，回复力最大，然后结合受力分析与牛顿第二定律即可求出．【解答】解：对整体最大振幅时有：kA＝（m+）aa＝隔离上面的物体分析，可知当最大振幅时，两木块间的摩擦力达到最大静摩擦力，则：f＝a＝所以A＝．故C正确，A、B、D错误。
故选：C。
【点评】该题基于物体的简谐振动考查整体法与隔离法的原因，解决本题的关键会分析物体做简谐运动的回复力是什么力．知道该题中最大振幅时两木块间的摩擦力达到最大静摩擦力．5．（2015秋•太和县期末）如图所示，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，它们同时沿竖直墙面下滑，已知M A＞M B，则物体B（）A．只受一个重力B．受到重力、弹力、摩擦力各一个C．受到重力、摩擦力各一个D．受到重力、摩擦力各一个，弹力两个【分析】先对整体结合运动情况受力分析，得到只受重力，加速度为g，即做自由落体运动，然后对B结合运动情况受力分析，得到受力情况．【解答】解：A、B整体同时沿竖直墙面下滑，受到总重力，墙壁对其没有支持力，如果有，将会向右加速运动，因为没有弹力，故也不受墙壁的摩擦力，即只受重力，做自由落体运动；由于整体做自由落体运动，处于完全失重状态，故A、B间无弹力，再对物体B受力分析，只受重力；故选：A。
【点评】本题关键先对整体受力分析，得到整体做自由落体运动，处于完全失重状态，故A与B间无弹力，最后再对B受力分析，得到其只受重力．6．（2015•洛阳一模）如图所示，固定斜面C的倾角为，物体A放在斜面C上，物体B叠放在物体A上，A、B的质量均为m，且上、下表面均与斜面平行，A、B﹣起沿斜面匀速下滑，则（）A．A与B之间没有静摩擦力B．A受到B的静摩擦力方向沿斜面向上C．A受到斜面的滑动摩擦力大小为2mgsinθD．A与B之间的动摩擦因数μ＝tanθ【分析】对B物体受力分析，根据共点力平衡可以得出A受力的情况，得出AB间摩擦力的大小及方向．再对整体受力分析可得出A受斜面的摩擦力情况．【解答】解：A、对B受力分析可知，B受重力、支持力；将重力分解可知重力有沿斜面向下的分力，要使B能匀速下滑，受力一定平衡，故A对B应有沿斜面向上的摩擦力，故A错误；B、由牛顿第三定律可知，A受到B的摩擦力应沿斜面向下，故B错误；C、对整体分析，并将整体重力分解，可知沿斜面方向上，重力的分力与摩擦力等大反向，故A受的滑动摩擦力沿斜面向上，大小为2mgsinθ，故C正确；D、A与B间的摩擦力为静摩擦力，无法根据滑动摩擦力的公式求解动摩擦因数，故D错误。
故选：C。
【点评】在求摩擦力时，一定要先判断物体受到的力是动摩擦力还是静摩擦力；若为静摩擦力，可由受力平衡进行分析；但如果是滑动摩擦力，可以由滑动摩擦力的公式求出．7．（2014•怀化二模）如图，物块A和B叠放在一起，A和B接触面粗糙，且质量m A＞m B．让它们一起向右在光滑水平桌面上做匀速直线运动，离开桌面后又一起做平抛运动，不计空气阻力，设运动过程中A、B不分离、不翻转，重力加速度为g，则在它们的运动过程中（）A．在水平桌面上运动时，A、B之间既有弹力也有摩擦力B．在做平抛运动时，A、B之间既有弹力也有摩擦力C．在做平抛运动时，A、B之间既无弹力也无摩擦力D．在做平抛运动时，A对B的压力大于0而小于m A g【分析】A、B两个物体叠在一起水平抛出，做加速度为g的平抛运动，根据牛顿第二定律分析有无支持力和摩擦力．【解答】解：A、水平桌面上运动时，A、B之间有弹力，但没有摩擦力，故A错误；B、两个物体叠在一起水平抛出，做加速度为g的平抛运动，处于完全失重状态，则A、B间的支持力为零，所以摩擦力为零，则A、B只受重力，故C正确，BD错误。
故选：C。
【点评】解决本题的关键知道AB处于完全失重状态，之间的压力为零，没有压力，则没有摩擦力．8．（2014•南明区二模）放在粗糙水平面上的物体A上叠放着物体B．A和B之间有一根处于压缩状态的弹簧．A、B均处于静止状态．下列说法中正确的是（）A．B受到向左的摩擦力B．B对A的摩擦力向右C．地面对A的摩擦力向右D．地面对A没有摩擦力【分析】压缩状态的弹簧对B有向左的弹力，B有向左运动的趋势，受到向右的摩擦力，根据牛顿第三定律可知，B对A的摩擦力向左．对整体研究，地面对A没有摩擦力．【解答】解：A、压缩状态的弹簧对B有向左的弹力，B有向左运动的趋势，受到向右的摩擦力。
故A错误。
B、由上可知：A对B的摩擦力向右，根据牛顿第三定律可知，B对A的摩擦力向左。
故B错误。
C、D对整体研究，根据平衡条件分析可知，地面对A没有摩擦力。
故C错误，D正确。
故选：D。
【点评】本题关键是灵活选择研究对象．对物体受力分析时往往根据平衡条件和牛顿第三定律来分析．9．（2021秋•江西月考）如图甲所示，质量m＝3kg的物体A和质量未知的物体B叠放在一起，静止在粗糙水平地面上，用从零开始逐渐增大的水平拉力F拉着物体B，两个物体间的摩擦力f1、物体B与地面间的摩擦力f2随水平拉力F变化的情况如图乙所示，重力加速度g取10m/s2，且最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则（）A．两个物体间的动摩擦因数为0.3B．物体B的质量为1kgC．物体B与水平地面间的动摩擦因数为0.2D．当F＝10N时，A物块的加速度大小为3m/s2【分析】A、结合图像，利用滑动摩擦力公式求出动摩擦因数；BC、结合图像，根据牛顿第二定律求出B物体的质量和物体B与水平地面间的动摩擦因数；D、根据牛顿第二定律，结合已知量求出A物块的加速度大小。
【解答】解：A、由图乙可知，A、B之间的最大静摩擦力f1max＝6N，又最大静摩擦力等于滑动摩擦力，故μAB＝＝＝0.2，故A错误；BC、设物体B与水平地面间的动摩擦因数为μ地，由图乙可知，当F1＝4N时，A、B整体相对地面开始滑动，则μ地（m+m B）g＝4N当F2＝12N时，A、B即将发生相对滑动，此时对整体有F2﹣μ地（m+m B）g＝（m+m B）a对物体A有μAB mg＝ma联立代入数据可得m B＝1kg μ地＝0.1故B正确，C错误；D、当F＝10N时，A、B两物体一起加速运动，对整体根据牛顿第二定律有F﹣μ地（m+m B）g＝（m+m B）a′代入数据可得a′＝1.5m/s2故D错误。
故选：B。
【点评】在分析叠加体问题时，要注意物体间的摩擦力问题，当两物体间的摩擦力达到最大值时，两物体达到即将相对滑动状态。
