连接体模型（学生版）-2024年高考物理二轮热点模型 (二)

连接体模型

特训目标特训内容

目标1高考真题（1T-5T）

目标2三大力场和热学中连接体的平衡问题（6T-13T）

目标3三大力场中应用牛蟆第二定律应用处理连接体问题（14T-19T）

目标4应用能■:的观点处理连接体问题（20T-25T）

【特训典例】

一、高考真题

,题目工（2023•山东•统考高考真题）足够长U形导轨平置在光滑水平绝缘桌面上，宽为1馆,电阻不计。质量

为1kg、长为1m、电阻为1。的导体棒放置在导轨上，与导轨形成矩形回路并始终接触良好，/和II区域

内分别存在竖直方向的匀强磁场,磁感应强度分别为瓦和瓦，其中瓦=2T,方向向下。用不可伸长的轻绳

跨过固定轻滑轮将导轨8段中点与质量为0.1kg的重物相连，绳与CD垂直且平行于桌面。如图所示，

某时刻MN、CD同时分别进入磁场区域/和II并做匀速直线运动，MN、CD与磁场边界平行。的速

度％=2m/s,CD的速度为“2且”2>3，AW和导轨间的动摩擦因数为。2重力加速度大小取lOm/s?,下

题目区（2022・海南・高考真题）如图,带正电3xKT。的物块A放在水平桌面上,利用细绳通过光滑的滑轮

与B相连，A处在水平向左的匀强电场中，E=4X105N/C,从。开始，4与桌面的动摩擦因数〃随劣的变

化如图所示，取。点电势能为零，质量均为1kg,8离滑轮的距离足够长，则（）

A.它们运动的最大速度为lm/s

B.它们向左运动的最大位移为1小

C.当速度为0.6m/s时，人的电势能可能是-2.4J

D.当速度为0.6m/s时，绳子的拉力可能是9.2N

题目区（2022•海南・高考真题）我国的石桥世界闻名，如图，某桥由六块形状完全相同的石块组成，其中石块

1、6固定，2、5质量相同为小，3、4质量相同为出,不计石块间的摩擦,则相：评为（）

鬲中物理品新试露

题目目（2022.山东.统考高考真题）某粮库使用额定电压U=380k,内阻五=0.25Q的电动机运粮。如图所

示，配重和电动机连接小车的缆绳均平行于斜坡，装满粮食的小车以速度v=2m/s沿斜坡匀速上行,此时

电流/=40A。关闭电动机后，小车又沿斜坡上行路程L到达卸粮点时，速度恰好为零。卸粮后，给小车一

个向下的初速度，小车沿斜坡刚好匀速下行。已知小车质量小产100kg，车上粮食质量馆2=1200kg，配重

质量小尸40kg,取重力加速度g=10m/s2，小车运动时受到的摩擦阻力与车及车上粮食总重力成正比，比

例系数为履配重始终未接触地面,不计电动机自身机械摩擦损耗及缆绳质量。求：

⑴比例系数k值；

（2）上行路程L值。

题目回（2022•全国•统考高考真题）如图，容积均为%、缸壁可导热的两汽缸放置在压强为P。、温度为

为的环境中；两汽缸的底部通过细管连通，A汽缸的顶部通过开口。与外界相通:汽缸内的两活塞将缸内

气体分成/、II、111、IV四部分，其中第〃、III部分的体积分别为和环境压强保持不变，不计活塞的

质量和体积，忽略摩擦。

（1）将环境温度缓慢升高，求B汽缸中的活塞刚到达汽缸底部时的温度；

（2）将环境温度缓慢改变至2或，然后用气泵从开口C向汽缸内缓慢注入气体,求A汽缸中的活塞到达汽缸

底部后，B汽缸内第IV部分气体的压强。

二、三大力场和越学中连接体的平衡问题

【窗目回为欢庆国庆，街头巷尾都挂起了红灯笼。如图所示，两轻质圆环A、E套在固定的水平杆上，轻绳两

端分别系在圆环上,在轻绳上B、。处分别悬挂一盏灯笼,在C处悬挂两盏灯笼。已知各灯笼均静止且其

质量均为小，各段轻绳与竖直方向之间的夹角如图中所示,重力加速度为9。下列说法中正确的是（）

2

高中物理髭新试露

A.BC段轻绳上的作用力比AB段的大B.水平杆对A圆环的支持力大小为4mg

tan«

C.水平杆对人圆环的作用力沿A4方向D=2

tan/?

题目⑦如图，倾角为个的斜面固定在墙角，质量为“的尖劈放置在斜面上，尖劈右侧面竖直,用与斜面平行

的轻绳系住一个质量为m的球,球与尖劈的接触面光滑,斜面与尖劈间摩擦力恰好为0，整个系统处于静止

状态。沿球心。对球施加一个水平向左的恒力F后，系统仍处于静止状态。下列说法正确的是（）

A.对球施加水平推力后，轻绳的拉力可能变大

B.对球施加水平推力后，尖劈对斜面的压力一定变大

C.尖劈的质量”与球的质量m之比为」^

tan20

D.对球施加水平推力后，斜面与尖劈间的摩擦力可能仍为0

题目回如图所示，A小球带正电，B小球带负电，3=-2生，用两根长均为L的绝缘轻绳系住后悬挂于天花

板上的点O。空间存在水平向右的匀强电场，两小球质量相等,当系统平衡后可能的位置是（）

A.

高中物理髭新试露

［题目⑥如图所示，物块“静止在粗糙绝缘水平桌面上,轻质绝缘绳通过小滑轮把带电小球Q与物块2连

接,在滑轮正下方一定距离的竖直绝缘墙上固定一带电小球P,初始时P,Q电荷量均为+q,细绳拉直与竖

直方向夹角为。，假设P电荷量保持不变，Q缓慢漏电，在Q电荷量自+q变为+Jq过程中,两球均可看作

O

A.Af受到的摩擦力变小B.Af受到的摩擦力变大

C.PQ之间的距离变为原来的,D.PQ之间的距离变为原来的］

题目®图示装置可测量磁感应强度,“LJ”形金属框。用绝缘轻绳跨过定滑轮与小桶连接,悬挂在竖直平

面内，底边水平且长为乙,两侧边竖直。。的下部分所在的虚线框内存在方向垂直纸面的匀强磁场。让大

小为I的电流从a端流入。，往小捅内加入质量为mi的细沙时,系统处于静止状态；若电流大小保持不变，

方向改为由6端流入,往小桶内再加入质量为巾2的细沙时，系统又重新平衡。重力加速度大小为g,不计一

切摩擦。下列判断正确的是（）

A.磁感应强度方向垂直纸而向里，大小为第

B.破感应强度方向垂直纸而向里，大小为包整典

C.磁感应强度方向垂直纸而向外，大小为^^

D.磁感应强度方向垂直纸而向外，大小为包?应

高中物理品新试露

〔题目〔11〕如图所示,横截面为方形的质量为0.5kg、长度为L=hn的长直金属均匀硬导体棒,水平放置在倾

角为30°的粗糙绝缘斜面上,刚好不沿着斜面下滑.当给导体棒通以垂直纸面向里的电流/=L4,再加上

垂直斜面向上的匀强磁场时，导体棒刚好不沿着斜面上滑。已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速

度g取lOm/s?,下列说法正确的是()

A.导体棒与斜面之间的动摩擦因数为毕

B.匀强磁场的磁感应强度为2.5T

C.当导体棒沿着斜面向上运动且保持水平时，斜面对导体棒的作用力与斜面的夹角为60°

D.把匀强磁场的磁感应强度方向变为水平向左，物块仍静止不动，当磁感应强度为2.5T时,斜面与物块之

间没有作用力

题目□□如图所示，一开口向上的导热气缸固定在水平地面上,气缸用一质量为小的活塞密封了一定质量

的理想气体,活塞可以在气缸内无摩擦移动且不漏气。活塞用一段不可伸长的轻质绳跨过两个小定滑轮与

地面上质量为M=3m的物块相连接。起初,气体温度为To,轻质绳恰好伸直且无张力，已知大气压强为p0

=包沪,重力加速度为g，活塞的横截面积为S，气缸的体积为V,忽略一切摩擦，现使气体缓慢降温，求：

(1)当物块恰好对地面无压力时，气体的温度Z；

(2)当活塞下降至气缸高度一半时停止降温，气体的温度4；

(3)若整个降温过程中气体放出热量为Q,气体内能的改变量AU。

题目层」如图所示，汽缸开口向右、固定在水平桌面上,距离缸底L=40cm处有面积为S=10cm2的活塞封

闭一定质量的理想气体，汽缸和光滑活塞导热性能良好,活塞右侧通过轻绳与质量为m=2kg的重物相

连，重物放在一劲度系数为k=WON/m的轻弹簧上,弹簧下端固定在地面上，上端与重物接触，但不拴接。

开始时，外界环境温度为To=300K,弹簧弹力大小为F=20N,现缓慢降低外界环境温度，外界大气压强始

终为Po=1XlOTa,不^一切摩擦力和阻力,g=10m/s2o问：

(1)当外界环境温度6为多少时,重物刚好离开弹簧；

(2)重物刚好离开弹簧时，外界对气体做了多少功？

5

高中物理品新试露

三、三大力场应用牛顿第二定律应用处理连接体问题

题目叵如图所示，物块A、B、。的质量均为其中物块人、B上下叠放，人放在轻弹簧上，B、。通过一

绕过光滑轻质定滑轮的轻绳相连，用手托住。使绳子处于恰好伸直无拉力的状态。某一时刻突然释放C,

一段时间后A、B分离，此时。还未触地,重力加速度为g,下列说法正确的是（）

A.释放。后瞬间，A、B间的弹力大小为mgB.A、B分离之前物块B做匀加速运动

C.分离时，物块A的速度恰好达到最大值D.A、B分离时，连接5、。的绳子拉力大小为mg

题目E如图所示,系在墙上的轻绳跨过两个轻质滑轮连接着物体P和物体Q,两段连接动滑轮的轻绳始终

水平。己知P、Q的质量均为1kg,P与水平桌面间的动摩擦因数为0.5，重力加速度大小为g=10m/s2,当

对P施加水平向左的拉力F=30N时，Q向上加速运动。下列说法正确的是（）

A.P、Q运动的加速度大小之比为2:1

B.P的加速度大小为2m/s2

C.轻绳的拉力大小为10N

D.若保持Q的加速度不变，改变拉力F与水平方向的夹角，则力F的最小值为12V5N

题目也如图所示，光滑斜面的倾角为9,斜面上放置一矩形导线框abed,ab边的边长为J,be边的边长为

，，线框的质量为机，电阻为五。线框通过绝缘细线绕过光滑的定滑轮与一质量为”的重物相连,斜面上

的虚线y和g/i之间有宽为的垂直斜面向上的匀强磁场，磁感应强度为口。将线框从虚线^下

高中物理品新试露

方某一位置由静止释放，从修穿入磁场的过程做匀速直线运动,线框的ab边始终平行于斜面底边。对线框

穿过磁场的整个过程，下列说法中正确的是（重力加速度为g）（）

A.线框从e/穿入磁场的速度大小为皿一空sin。

JDL/I

B.线框从或穿出磁场的过程一定一直减速

C.线框从殖穿出磁场的过程可能先减速后匀速

D.线框穿入和穿出磁场的过程中,通过导线横截面的电荷量均为且用

题目工J如图所示，光滑斜面的倾角9=30°,在斜面上放置一矩形线框abed,ab边长。=1zn,be边的边长

Z2=0.6小,线框的质量馆=1kg,电阻R=0.1Q,线框用细线通过定滑轮与重物相连，重物的质量2

kg,斜面上e/线与gh线（ef//gh//pq//ab）间有垂直斜面向上的匀强磁场，磁感应强度_8尸0.5T,gh线

与pq线间有垂直斜面向下的匀强磁场，磁感应强度3=0.5T,如果线框从静止开始运动，当湖边进入磁

场时恰好做匀速直线运动，浦边由静止开始运动到殖线所用的时间为2.3s,取g=10m/s2,则（）

A.线框进入磁场过程中感应电流方向a-b―c—d

B.线到g/i线距离为8.5m

C.曲边由静止开始至运动到成线这段时间内线框中产生的焦耳热为9J

D.ab边刚越过成线瞬间线框的加速度为30m/s2

题目如图所示，在光滑绝缘水平面上三个小球,两两间的距离都是"电荷量都是+q,质量为zn,

。球质量为2小,给。一个外力F,使三个小球保持相对静止共同加速运动，以下判断错误的是（）

鬲中物理品新试露

Ao

A.。球只能带负电，且电量为-2q

B.恒力大小F=3V3fcg2/L2

C.即使他们的轨迹为曲线，4给B的库仑力也不做功

D.若某时刻撤去F,则撤去的瞬间。求的加速度大小为2代的2/（ml3）

题目包如图所示，质量均为m的带电小球A和B分别固定在长为2L的绝缘轻质细杆的两端并静止在光

滑绝缘的水平面上。现以细杆中垂面为左边界加一平行细杆向右的场强大小为E的匀强电场，此时两球

的加速度大小为&=殁，方向向右。己知B球所带的电荷量为-3外电场左右边界的间距为4£,求：

m

（1）A球所带的电荷量；

（2）4、B向右运动的最大速度；

（3）从加上电场经时间t=3、博支后两球的速度大小。

/////////////////////////////

四、应用能■的观点处理连接体问题

鹘目圆］如图所示，倾角（9=30°的光滑斜面固定在水平地面上,斜面底端有一垂直于斜面的固定挡板，质量

均为m=4kg的A、B两物体用轻弹簧拴接。对物体3施加一沿斜面向下的压力F,使B静止于P点。撤

掉力沿斜面做简谐运动，当B运动至最高点时，A刚要离开挡板。已知弹簧的劲度系数％=

200N/m,重力加速度g=lOm/s2,弹簧始终处于弹性限度内，弹簧的弹性势能心与形变量x的关系为珞=

A.当B运动至最高点时，B的加速度大小为lOm/s?

B.从撤掉F开始至弹簧首次恢复原长过程中，B的速度先增大后减小

C.物体B静止于P点时,对物体B施加的压力F的大小为20N

D.物体B沿斜面做简谐运动的过程中，物体B的最大速度为代m/s

［题目叵如图所示为一缓冲模拟装置。质量分别为m、2m的物体通过细绳及轻质弹簧连•接在M轻滑轮

高中物理最新试露

两侧,开始时用手托着物体A在距地面h高处静止,此时细绳恰伸直无弹力,弹簧轴线沿竖直方向，物体B

静止在地面上、放手后经时间t物体A下落至地面，落地前瞬间物体A的速度为零,此时物体B对地面恰

好无压力,不计一切摩擦及空气阻力，重力加速度大小为g,弹性势能Ep=子痴2,其中k为弹簧劲度系数，

c为弹簧的形变量，则下列说法中正确的是（）

A.物体A在下落过程中其机械能减小

B.弹簧的劲度系数为半

C.物体A从静止下落到落地的t时间内，地面对B物体的冲量大小为mgt

D.将A物体质量改为1.5m,再将A物体由从原位置释放，A物体下落过程的最大速度为v=

题目叵如图所示，不带电物体A和带电的物体B用跨过定滑轮的绝缘轻绳连接，的质量分别为2M

和小，劲度系数为k的轻弹簧一端固定在水平面上,另一端与物体人相连，倾角为夕斜面处于沿斜面向上的

匀强电场中，整个系统不计一切摩擦。开始时，物体B在一沿斜面向上的外力F=3mgsin。的作用下保持

静止且轻绳恰好伸直，然后撤去外力F，直到物体B获得最大速度,且弹簧未超过弹性限度（已知弹簧形变

量为c时弹性势能为为）,则在此过程中（）

7777777777/7777

A.物体B带负电，受到的电场力大小为馆gsin。

B.物体8的速度最大时，弹簧的伸长量为坐庄边

C.撤去外力F的瞬间，物体B的加速度为3gsin。

D.物体B的最大速度为gsin&/^

”西如图，质量为馆=1kg的物块A和质量为M=2kg的正方形导线框C用轻绳跨过两个等高的光滑

定滑轮相连，。正下方两虚线区域内有两个有界匀强磁场/和〃，两磁场磁感应强度相等。线框边长与磁

场宽度及磁场与磁场间距离都为d=0.6馆,导体框总电阻为T=5。。用手竖直向下拉住A,使。与磁场距

离为d=0.6小,整个系统保持静止。放手后，线框向下运动,并可以匀速进入磁场1。g取lOm/s?,下列说

法正确的是（）

鬲中物理品新试露

A,线框进入磁场1的速度为2m/sB.磁场的磁感应强度为期T

C.磁场的磁感应强度为还乡T

D.线框穿越/、〃两个磁场产生的焦耳热为24J

遮目叵如图所示,正方形导线框ABCD,abed的电阻均为凡边长均为力,质量分别为2m和小，它们分别

系在一跨过两个定滑轮的轻绳两端，且正方形导线框与定滑轮处于同一竖直平面内。在两导线框之间有一