2026年高考物理二轮专题复习：专题04 连接体模型（五类）（模型与方法讲义）（全国适用）（解析版）

专题04连接体模型目录TOC\o"1-3"\h\u【模型一】轻绳相连加速度相同的连接体模型 1【模型二】板块连接体模型 4【模型三】轻绳绕滑轮加速度模型 8【模型四】弹簧连接体中的分离问题模型。 111．分离问题1 112．分离问题2 123.分离问题3 12【模型五】斜劈模型。 14【模型一】轻绳相连加速度相同的连接体模型mm1m2Fμμamm1m2Fμμamm1m2Fμμamm1m2Famm1m2Fμμam3μ求m2、m3间作用力,将m1和m2看作整体整体求加速度隔离求内力T-μm1g=m1a得整体求加速度隔离求内力T-m1g(sinθ-μcosθ)=m1a得整体求加速度隔离求内力T-m1g=m1a得mm1m2F2μμaF1隔离T-F1-μm1g=m1a得【典例1】如图所示，两相同物块用水平细线相连接，放在粗糙水平面上，在水平恒力F作用下，一起做匀加速直线运动，两物块的加速度大小为a1，物块间水平细线的拉力大小为T1。当两物块在F的作用下在光滑水平面上运动，两物块的加速度大小为a2，物块间水平细线的拉力大小为T2。则下列说法正确的是（）A．a2>a1，T2=T1 B．a2=a1，T2=T1C．a2>a1，T2<T1 D．a2=a1，T2<T1【答案】A【详解】设物块的质量为m，当水平地面粗糙时，设动摩擦因数为μ，以两物块为整体，根据牛顿第二定律有解得加速度以左侧物体为研究对象，根据牛顿第二定律有联立得绳子的拉力当水平地面光滑时，以两物块为整体，根据牛顿第二定律有解得加速度以左侧物体为研究对象，根据牛顿第二定律有联立得绳子的拉力则有a2>a1，T2=T1故选A。【模型演练1】中欧班列在欧亚大陆开辟了“生命之路”，为国际抗疫贡献了中国力量。某运送防疫物资的班列由40节质量相等的车厢组成，在车头牵引下，列车沿平直轨道匀加速行驶时，第2节对第3节车厢的牵引力为F。若每节车厢所受摩擦力、空气阻力均相等，则倒数第3节对倒数第2节车厢的牵引力为（）A．F B． C． D．【答案】C【详解】根据题意可知第2节车厢对第3节车厢的牵引力为F，因为每节车厢质量相等，阻力相同，故第2节对第3节车厢根据牛顿第二定律有设倒数第3节车厢对倒数第2节车厢的牵引力为F1，则根据牛顿第二定律有联立解得。故选C。【模型演练2】如图所示，三个完全相同的物体A、B、C用两根轻质细绳连接，作用在物体C上的水平恒力F使整体沿粗糙水平面向右做匀加速直线运动，下列说法正确的是（

）A．A、B间轻绳中的张力大小为B．A、B间轻绳中的张力大小为C．B、C间轻绳中的张力大小为D．B、C间轻绳中的张力大小为【答案】B【详解】AB．设物体质量均为，与地面间的动摩擦因数为，对A、B、C整体，有解得对A，有解得故A错误，B正确；CD．将对A、B看成整体，有解得故CD错误。故选B。【模型二】板块连接体模型mm1m2μ光滑aFmm1m2μ1μ2a)θmm1μ1μ2a)θm2整体：a=F/(m1+m2)隔离m1：f=m1a得f=m1F/(m1+m2)整体：a=g(sinθ-μ2cosθ)方向沿斜面向下隔离m1：m1gsinθ-f=m1a得f=μ2m1gcosθ方向沿斜面向上若μ2=0则f=0整体：a=g(sinθ-μ2cosθ)方向沿斜面向下隔离m1：f=m1acosθ得f=m1g(sinθ-μ2cosθ)cosθ方向水平向左若μ2=0则f=m1gsinθcosθ【典例2】如图所示，A，B两物块的质量分别为和，静止叠放在水平地面上。A，B间的动摩擦因数为μ，B与地面间的动摩擦因数为。最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为。现对A施加一水平拉力F，则（）

A．当时，A，B都相对地面静止B．当时，A的加速度为C．当时，A相对B静止D．无论F为何值，B的加速度不会超过【答案】BD【详解】A．之间的最大静摩擦力为与地面间的最大静摩擦力为当时，有可能大于，因此，可能相对地面发生滑动，故A错误；B．当时，对整体，根据牛顿第二定律有解得的共同加速度为当两物体未发生相对滑动时，越大，加速度越大，当两物体发生相对滑动时，的加速度最大，对，根据牛顿第二定律有解得的最大加速度为因为，则A的加速度为，故B正确；C．当两物体恰好发生相对运动时，对整体，根据牛顿第二定律有对，根据牛顿第二定律有联立解得故当时，、之间发生相对滑动，故C错误；D．的最大加速度为，因此无论F为何值，B的加速度不会超过，故D正确。故选BD。【模型演练1】如图所示，在光滑水平面上有一质量为的足够长的木板，其上叠放一质量为的铁块。若木板和铁块之间的最大静摩擦力和滑动摩擦力相等，现给铁块施加一随时间增大的水平力，木板和铁块加速度的大小分别为和，下列反映和随时间变化的图线中正确的是（）A． B．C． D．【答案】A【详解】AB．当较小时，铁块和木板一起做匀加速直线运动，加速度为当拉力达到一定程度后，铁块和木板之间发生相对滑动；对木板，所受的滑动摩擦力恒定不变，加速度恒定不变，即故A正确，B错误；CD．铁块和木板之间发生相对滑动后，对铁块，加速度为由于可知图线后一段斜率大于前一段的斜率，故CD错误。故选A。【模型演练2】如图所示，长木板放在水平地面上，木块放在长木板上，作用在长木板上的水平拉力F使木块和长木板一起向右做匀加速直线运动，运动过程中木块与长木板间的静摩擦力大小为f．已知长木板的质量为木块质量的2倍，木块与长木板间的动摩擦因数等于木板与地面间的动摩擦因数，下列判断正确的是（）A． B． C． D．【答案】A【详解】设木块质量为m，则长木板质量2m，设木块与木板，木板与地面间的动摩擦因数为μ，则对整体对物块解得故选A。【模型演练3】如图甲所示，粗糙的水平地面上有长木板P，小滑块Q（可看做质点）放置于长木板上的最右端。现将一个水平向右的力F作用在长木板的右端，让长木板从静止开始运动，一段时间后撤去力F的作用。滑块、长木板的速度图像如图乙所示，已知小滑块Q与长木板P的质量相等，小滑块Q始终没有从长木板P上滑下。重力加速度g=10m/s2。则下列说法正确的是（

）

A．滑块Q与长木板P之间的动摩擦因数是0.5 B．长木板P与地面之间的动摩擦因数是0.75C．t=9s时长木板P停下来 D．长木板P的长度至少是16.5m【答案】C【详解】A．由乙图可知，力F在5s时撤去，此时长木板P的速度为v1=5m/s，6s时两者速度相同为v2=3m/s，在0～6s的过程对Q由牛顿第二定律得根据图乙可知代入数据可得μ1=0.05故A错误；B．5s～6s对P由牛顿第二定律得μ1mg+μ2•2mg=ma1由乙图可知a1=2m/s2代入数据可得μ2=0.075故B错误；C．6s末到长木板停下的过程，对长木板由牛顿第二定律得代入数据可得a3=1m/s2这段时间所以9s时长木板P停下来，故C正确；D．6s前长木板的速度大于滑块Q的速度，6s后长木板P的速度小于滑块Q的速度，由v-t图像的“面积”可知前6s的相对位移大于6s后的相对位移，故长木板P的长度至少为前6s过程中Q相对P滑动的距离故D错误。故选C。【模型三】轻绳绕滑轮加速度模型mm1m2aaμmm1m2aa隔离m1：T-μm1g=m1a隔离m2：m2g-T=m2a得，隔离m1：m1g-T=m1a隔离m2：T-m2g=m2a得，若μ=0，且m2<<m1，若m1=m2，T=m1g=m2g【典例3】下列四幅图中质量不同的重物用轻质细绳连接，绕过无摩擦的轻质滑轮。滑轮用轻杆连接悬挂在天花板上，不计空气阻力，由静止释放重物的瞬间，轻杆的张力最大的是（

）A． B．C． D．【答案】A【详解】设滑轮两侧物体的质量分别为，物体运动的加速度大小为，细绳中的拉力大小为，则轻杆中张力大小为。分别对两物体应用牛顿第二定律，有解得故由于四幅图中左右两侧物体的质量之和都相同，A图中两质量的乘积最大，轻杆的张力最大。故选A。【模型演练1】如图所示，跨过光滑轻质定滑轮的轻绳左侧悬挂质量为的物块A，右侧悬挂质量为的物块B，重力加速度为。不计空气阻力，由静止释放物块A，两物块在空中做匀变速运动的过程中，连接A、B的绳子上的拉力大小为（）A． B． C． D．【答案】D【详解】以A为对象，根据牛顿第二定律可得以B为对象，根据牛顿第二定律可得联立解得故选D。【模型演练2】如图所示，质量分别为、的两物块P、Q用跨过光滑定滑轮的轻绳相连，开始时用手托住物块Q，使物块P静止在水平桌面上。已知物块P与桌面间的动摩擦因数，P与桌面边缘距离足够长，Q与地面的高度差，重力加速度g取。放手后，求：（1）物块Q落地前，绳中张力的大小；（2）物块P运动的总位移大小s。【答案】（1）；（2）【详解】（1）物块Q落地前，P、Q有相同的加速度，设为，以P为对象，根据牛顿第二定律有以Q为对象，根据牛顿第二定律有联立解得（2）物块Q落地前瞬间，P、Q的速度大小为P通过的位移大小为物块Q落地后，P继续在水平桌面上做匀减速运动，设加速度大小为，以P为对象，根据牛顿第二定律有解得P继续在水平桌面上通过的位移大小为物块P运动的总位移大小为【模型四】弹簧连接体中的分离问题模型。1．分离问题1分离类型：A与弹簧分离AAFa处于原长，分离：弹力为零；加速度此瞬间还为零AA处于压缩状态，接触分离问题2分离类型：B与地面分离AABFa处于伸长状态，分离：弹力为零；加速度此瞬间还为零AAB处于压缩状态，xxOF分离mAax1+x2(mA+mB)g+mAa斜率k3.分离问题3临界条件：①力的角度：A、B间弹力为零FAB=0；②运动学的角度：vA=vB、aA=aB.分离类型：A、B分离AABFa处于压缩状态，x2=mB(g+a)/k分离：弹力为零；加速度瞬间还相等ttOv分离aBt1A如图所示，一弹簧一端固【典例4】定在倾角为37°的足够长的光滑固定斜面的底端，另一端拴住质量m＝0.1kg的物块P，Q也为一质量m＝0.1kg的物块，弹簧的质量不计，其劲度系数k＝100N/m，系统处于静止状态。现给物体Q施加一个方向沿斜面向上的力F，使它从静止开始沿斜面向上做匀加速运动，已知在前0.1s时间内，F为变力，0.1s以后F为恒力，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，g取10m/s2，则（）A．系统处于静止状态时，弹簧的压缩量为0.012mB．物块Q从静止开始沿斜面向上做匀加速运动的加速度大小为0.5m/s2C．前t=0.1s内，两物块沿斜面运动的位移大小为0.005mD．力F的最大值与最小值的差值为0.5N【答案】ACD【详解】A．设开始时弹簧的压缩量为x0，对整体受力分析，平行斜面方向有2mgsinθ＝kx0解得x0＝0.012m，A正确。BC．前0.1s时间内F为变力，之后为恒力，则0.1s时刻两物体分离，此时P、Q之间的弹力为零且加速度大小相等，设此时弹簧的压缩量为x1，对物体P，由牛顿第二定律得：kx1-mgsinθ＝ma前0.1s时间内两物体的位移：x0-x1＝at2联立解得a＝1m/s2，x1=0.005m，B错误，C正确；D．对两物体受力分析知，开始运动时F最小，则Fmin＝2ma=0.2N分离时F最大，对Q应用牛顿第二定律得Fmax-mgsinθ＝ma得Fmax=0.7N故力F的最大值与最小值的差值Fmax-Fmin＝0.5N，D正确。故选ACD。【模型演练】【多选】如图所示，劲度系数为400N/m的竖直轻弹簧下端固定在地面上，上端与质量为2kg的物块1连接，质量为4kg的物块2叠放在1上，系统处于静止状态。现对物块2施加竖直向上的拉力，使物块2竖直向上做匀加速直线运动，已知拉力在内为变力，0.2s后为恒力，取，下列说法正确的是（）

A．物块2匀加速直线运动的加速度大小为B．时，拉力的大小为24NC．时，拉力的大小为28ND．时，弹簧弹力的大小为56N【答案】AB【详解】系统处于静止状态0~0.2s过程中时对系统时，对物块1弹簧弹力对物块2联立解得，，，，，故选AB。【模型五】斜劈模型。1.无外力变速型2.已知μ加外力变速型【典例5】如图所示为利用斜面从货车上卸货的示意图，货箱沿斜面下滑过程中斜面始终保持静止状态，下列说法正确的是（）A．若货箱匀速下滑时，在其上面施加一个竖直向下的恒力F后，货箱将加速下滑B．若货箱匀速下滑时，在其上面施加一个垂直斜面向下的恒力F后，货箱继续匀速下滑C．若货箱匀速下滑时，在其上面施加一个斜向左下方向的恒力F后，货箱继续匀速下滑D．若货箱加速下滑时，在其上面施加一个竖直向下的恒力F后，货箱下滑加速度变大【答案】D【详解】AD．货箱匀速下滑时，其受到的重力沿斜面分力与摩擦力相互平衡，则有可得若货箱加速下滑，则同理可得施加竖直向下的力F后货箱沿斜面向下的力变为货箱受到的摩擦力变为则联立可得货箱匀速下滑时，在其上面施加一个竖直向下的恒力F后会有此时货箱仍然匀速下滑；货箱加速下滑时，在其上面施加一个竖直向下的恒力F后会有此时货箱仍然加速下滑，且Fx增大量大于f，货箱下滑加速度变大，故A错误，D正确；B．若货箱匀速下滑时，在货箱上面施加一个垂直斜面向下的恒力F后，货箱受到的摩擦力增大，则货箱减速下滑，故B错误；C．若货箱匀速下滑时，其上面施加一个斜向左下方向的恒力F后，则货箱受到的沿斜面向下的力增量大于摩擦力增量，货箱加速下滑，故C错误；故选D。【模型演练1】．如图所示，在水平地面上有一质量为M、倾角为的斜面，斜面上表面光滑。质量为m的小滑块自斜面顶端滑下，斜面始终保持静止，若可变，当取某数值时，地面所受摩擦力最大，此时地面对斜面支持力大小为（）A． B． C． D．【答案】A【详解】小物块沿斜面下滑的加速度大小为把此加速度分解为水平和竖直方向，在水平方向的加速度竖直方向的加速度对整个小物块和斜面系统整体在水平方向上列牛顿定律当时，地面摩擦力最大，此时，对系统在竖直方向上列牛顿定律解得A正确。故选A。【模型演练2】如图所示，质量为m的木块A置于斜劈B上，A与B一起沿光滑固定斜面由静止开始下滑，二者始终保持相对静止，重力加速度为g，则在下滑过程中，下列说法正确的是（）A．木块A所受的合力竖直向下B．木块A只受重力和支持力作用C．木块A受B作用于它的摩擦力大小为D．木块A受到的支持力大小等于木块A的重力大小【答案】C【详解】A．对整体易得加速度沿着斜面向下，对A将加速度分解为水平向左的加速度ax和竖直向下的加速度ay，而对A受力有重力mg（竖直向下）、支持力N（竖直向上）和摩擦力f（水平方向），显然水平分加速度只能由摩擦力提供，即故小木块受到水平向左的摩擦力故AB错误；C．将AB看成一个整体，根据牛顿第二定律可得可得对A进行水平方向受力分析，可得则可得木块A受B作用于它的摩擦力大小为，故C正确；D．对A进行竖直方向受力分析，可得木块A受到的支持力大小小于木块A的重力大小，故D错误；故选C。1．（2024·全国甲卷·高考真题）如图，一轻绳跨过光滑定滑轮，绳的一端系物块P，P置于水平桌面上，与桌面间存在摩擦；绳的另一端悬挂一轻盘（质量可忽略），盘中放置砝码。改变盘中砝码总质量m，并测量P的加速度大小a，得到图像。重力加速度大小为g。在下列图像中，可能正确的是（）A． B．C． D．【答案】D【详解】设P的质量为，P与桌面的动摩擦力为；以P为对象，根据牛顿第二定律可得以盘和砝码为对象，根据牛顿第二定律可得联立可得可知，a-m不是线性关系，排除AC选项,可知当砝码的重力小于物块P最大静摩擦力时，物块和砝码静止，加速度为0，当砝码重力大于时，才有一定的加速度，当趋于无穷大时，加速度趋近等于。故选D。2．（2023·北京·高考真题）如图所示，在光滑水平地面上，两相同物块用细线相连，两物块质量均为1kg，细线能承受的最大拉力为2N。若在水平拉力F作用下，两物块一起向右做匀加速直线运动。则F的最大值为（

）

A．1N B．2N C．4N D．5N【答案】C【详解】对两物块整体做受力分析有F=2ma再对于后面的物块有FTmax=maFTmax=2N联立解得F=4N故选C。2．（2022·全国乙卷·高考真题）如图，一不可伸长轻绳两端各连接一质量为m的小球，初始时整个系统静置于光滑水平桌面上，两球间的距离等于绳长L。一大小为F的水平恒力作用在轻绳的中点，方向与两球连线垂直。当两球运动至二者相距时，它们加速度的大小均为（）A． B． C． D．【答案】A【详解】当两球运动至二者相距时，,如图所示由几何关系可知设绳子拉力为，水平方向有解得对任意小球由牛顿第二定律可得解得故A正确，BCD错误。故选A。3．如图所示，A、B两个物体相互接触，但并不黏合，放置在光滑水平面上，两物体的质量为、。从开始，两个水平变力和分别作用于A、B上，设水平向右为正方向，、随时间的变化规律为，，则下列关于运动情况的描述正确的是（）A．时，物体A的速度大小为1m/sB．时，物体A对B的弹力大小为2NC．时，物体A、B开始分离D．时，物体B的位移大小为4.5m【答案】ABC【详解】AC．当A、B之间弹力为零时，A、B分开，此时二者加速度相同，设共同的加速度大小为a，则分别对A、B使用牛顿第二定律得FA=8-2t=mAa，FB=2+2t=联立解得，t=2s故前2s内，A、B受合外力不变，加速度大小始终为，时，物体A、B开始分离，故AC正确；B．在t=1s时刻，A、B相对静止，对B由牛顿第二定律得FB+FAB=解得FAB=2N，故B正确；D．0-2s时，B的位移为2-3s力为变力，加速也在变化，在高中阶段无法直接求出相应位移，故D错误。故选ABC。4．如图所示，水平桌面上质量为m的物体A通过跨过定滑轮的轻绳与质量为2m的物体B相连，两物体由静止释放后瞬间，轻绳拉力大小为，物体B的加速度大小为；将A、B两物体位置互换后由静止释放后瞬间，轻绳拉力大小为，物体B的加速度大小为。不计一切摩擦阻力。下列说法正确的是（）A． B． C． D．【答案】BC【详解】当物体A放在水平桌面上，物体B竖直悬挂时，对A列牛顿第二定律：对B列牛顿第二定律：解得，当物体B放在水平桌面上，物体A竖直悬挂时，对B列牛顿第二定律：对A列牛顿第二定律：解得，即，，故BC正确。5．如图所示，劲度系数为k的轻弹簧，下端固定，上端与B连接，斜面光滑，质量均为m的A、B两物体紧靠在一起，处于静止状态，现用一个平行于斜面向上的拉力F拉物体A，使A物体做加速度为a的匀加速运动。已知在A、B分离前，拉力F随A物体的位移x变化的图像如图所示，重力加速度为g，则下列表述中正确的是（）A．拉力F刚开始拉动物体时，A、B两物体间的弹力大小为B．拉力F刚开始拉动物体时，A、B两物体间的弹力大小为C．图中D．图中【答案】BD【详解】AB．刚开始加速运动时，对物体A，根据牛顿第二定律对整体联立解得，故A错误，B正确；CD．初始静止时，设弹簧压缩量为，根据平衡条件在A、B分离前，B的加速度一直沿斜面向上，则弹簧始终处于压缩状态，对AB整体根据牛顿第二定律整理得当F=0时解得，故C错误，D正确。故选BD。6．如图所示，倾角为且足够长的固定光滑斜面底端有一固定挡板，轻弹簧一端与挡板连接，另一端与物块A接触但不连接，A上方放置另一物块B，B与物块C用跨过光滑轻质定滑轮的细线连接，B与定滑轮间的细线与斜面平行。开始时用手托住C，使细线处于伸直但不拉紧的状态，此时A、B静止在斜面上。某时刻突然释放C，一段时间后A、B分离，此时C未触地。已知A、B分离时，B的速度大小为v，A、B、C的质量均为，弹簧劲度系数为，弹簧的形变始终在弹性限度内，重力加速度为。下列说法正确的是（）A．刚释放C时，A、B间的弹力大小为B．分离时刻弹簧处于压缩状态C．的速度最大时沿斜面上升的距离为D．A、B分离时，B的加速度大小为【答案】BD【详解】A．开始时，细线的张力为零。以AB整体为研究对象，根据受力平衡可知，此时弹簧的弹力大小为：F弹=2mgsin30°=mg刚释放C时，设A、B间的弹力大小为N，细线拉力大小为T，此时的加速度为a。以C为研究对象，根据牛顿第二定律得：mg-T=ma以B为研究对象，根据牛顿第二定律得：T+N-mgsin30°=ma以A为研究对象，根据牛顿第二定律得：F弹-mgsin30°-N=ma联立解得：N=mg故A错误；D．A、B分离时，两者之间的弹力为零。设此时的加速度为a'，细线的拉力大小为T'。以C为研究对象，物体受到重力和细线的拉力以及垂直于斜面的弹力，根据牛顿第二定律得：mg-T'=ma'以B为研究对象，物体受到弹簧的弹力和物体自身的重力以及垂直于斜面的弹力，根据牛顿第二定律得：T'-mgsin30°=ma'联立解得：a'=故D正确；B．AB分离瞬间，它们具有共同沿斜面向上的加速度，合外力沿斜面向上，故弹簧仍处于压缩状态，故B正确。C．初始时弹簧的压缩量为当A的速度最大时，加速度为零，即弹簧的弹力与A的重力沿斜面向下的分力平衡，则此时弹簧的压缩量为可知A的速度最大时A沿斜面上升的距离为故C错误。故选BD。7.如图所示，倾角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，A、B两物体固定于轻弹簧两端，其中B的质量kg。对B施加一沿斜面向下、大小为30N的恒力F，使B静止于P点。撤掉力F，当B运动至最高点时，A恰好要离开挡板。弹簧的劲度系数为N⁄m，重力加速度m/s2，弹簧始终处于弹性限度内。下列说法正确的是（）A．A的质量为2kgB．B沿斜面向上运动的最大位移为1.2mC．A受挡板支持力的最大值为45ND．B运动过程中最大加速度大小为10m/s2【答案】BD【详解】ABD．初始时N可得m对B有可得m/s2，方向沿斜面向上；根据简谐运动，B在最高点加速度也为10m/s2，方向沿斜面向下，则，得m故B的位移为1.2m，此时对A由，kg，A错误，BD正确；C．A受挡板最大压力为，C错误。故选BD。8．（2023·福建·高考真题）如图所示，一广场小火车是由车头和车厢编组而成。假设各车厢质量均相等（含乘客），在水平地面上运行过程中阻力与车重成正比。一广场小火车共有3节车厢，车头对第一节车厢的拉力为，第一节车厢对第二节车厢的拉力为，第二节车厢对第三节车厢的拉力为，则（  ）A．当火车匀速直线运动时，B．当火车匀速直线运动时，C．当火车匀加速直线运动时，D．当火车匀加速直线运动时，【答案】BD【详解】AB．设每节车厢重G，当火车匀速直线运动时得故A错误，B正确；CD．当火车匀加速直线运动