高三物理二轮常见模型与方法强化专训专练专题02连接体模型(原卷版+解析)

2023年高三物理二轮常见模型与方法强化专训专练专题02连接体模型特训目标特训内容目标1高考真题（1T—4T）目标2三大力场和热学中连接体的平衡问题（5T—12T）目标3三大力场中应用牛顿第二定律应用处理连接体问题（13T—18T）目标4应用能量的观点处理连接体问题（19T—23T）【特训典例】高考真题1．（2020山东卷）如图所示，一轻质光滑定滑轮固定在倾斜木板上，质量分别为m和2m的物块A、B，通过不可伸长的轻绳跨过滑轮连接，A、B间的接触面和轻绳均与木板平行。A与B间、B与木板间的动摩擦因数均为μ，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。当木板与水平面的夹角为45°时，物块A、B刚好要滑动，则μ的值为（）A． B． C． D．2．（2022全国卷）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．3．（2021重庆卷）某同学设计了一种天平，其装置如图所示。两相同的同轴圆线圈水平固定，圆线圈P与、N共轴且平行等距。初始时，线圈通以等大反向的电流后，在线圈P处产生沿半径方向的磁场，线圈P内无电流且天平平衡。设从上往下看顺时针方向为正向。当左托盘放入重物后，要使线圈P仍在原位置且天平平衡，可能的办法是（）A．若P处磁场方向沿半径向外，则在P中通入正向电流B．若P处磁场方向沿半径向外，则在P中通入负向电流C．若P处磁场方向沿半径向内，则在P中通入正向电流D．若P处磁场方向沿半径向内，则在P中通入负向电流4．（2022全国卷）如图，一竖直放置的汽缸由两个粗细不同的圆柱形筒组成，汽缸中活塞Ⅰ和活塞Ⅱ之间封闭有一定量的理想气体，两活塞用一轻质弹簧连接，汽缸连接处有小卡销，活塞Ⅱ不能通过连接处。活塞Ⅰ、Ⅱ的质量分别为、m，面积分别为、S，弹簧原长为l。初始时系统处于平衡状态，此时弹簧的伸长量为，活塞Ⅰ、Ⅱ到汽缸连接处的距离相等，两活塞间气体的温度为。已知活塞外大气压强为，忽略活塞与缸壁间的摩擦，汽缸无漏气，不计弹簧的体积。（重力加速度常量g）（1）求弹簧的劲度系数；（2）缓慢加热两活塞间的气体，求当活塞Ⅱ刚运动到汽缸连接处时，活塞间气体的压强和温度。三大力场和热学中连接体的平衡问题5．中国传统的石拱桥是力与美的完美结合，如图所示是科技馆中小朋友搭建的拱桥模型，1、2与4、5分别是左右对称的塑料构件，构件1、5紧贴在支撑底座上，构件1、2、3的左侧面与竖直面夹角分别为α、β、γ，且α＞β＞γ。小朋友重力为G，构件质量不计，小朋友站在构件3的正中间保持静止，可近似认为5块构件表面光滑，下列说法正确的是（）A．底座与构件1间的弹力等于B．底座与构件1间的弹力等于C．底座与构件1间，构件1、2间，构件2、3间弹力依次变大D．底座与构件1间，构件1、2间，构件2、3间弹力依次变小6．如图所示，有一倾角θ=30°的斜面体B，质量为M。质量为m的物体A静止在B上。现用水平力F推物体A，在F由零逐渐增加至再逐渐减为零的过程中，A和B始终保持静止。对此过程下列说法正确的是（）A．地面对B的支持力大于（M＋m）gB．地面对B的摩擦力的最小值为0，最大值为C．A对B的压力的最小值为，最大值为D．A所受摩擦力的最小值为0，最大值为7．如图所示，质量为M的滑块置于粗糙水平地面上，一轻质弹簧右端与滑块拴接，左端固定在竖直墙上，弹簧处于拉伸状态。小球的质量为m、带电量为+q，两者通过细绳跨过光滑轻质滑轮相连，滑轮用竖直轻杆固定于B点。AB右侧有一匀强电场，在电场力的作用下，连接小球的细线与竖直方向夹角为θ，整个系统处于静止状态。现缓慢改变匀强电场的电场强度，使得θ缓慢增大，滑块M始终保持静止。则下列说法正确的是（）A．电场强度可能减小B．轻杆对滑轮的作用力始终竖直向上C．弹簧弹力始终不变D．滑块受到的摩擦力逐渐增大8．如图所示，三个可视为质点的金属小球A、B、C，质量分别为3m、2m和m，B球带负电，电荷量为-q，A、C不带电，不可伸长的绝缘细线将三球连接，最上边的细线连接在斜面顶端的O点，三球均处于场强大小为E的竖直向上的匀强电场中，三段细线均伸直，三个金属球均静止于倾角为30°的绝缘光滑斜面上，则下列说法正确的是（）A．A、B球间的细线的张力为B．当场强大小由E增大为2E时，O与A间、B与C间细线中的张力均不变C．当场强大小由E增大为2E时，三段细线中的张力均增大D．当场强大小由E增大为2E时，O与A间、A与B间细线中的张力均增大了9．如图所示为电流天平，P处磁场方向垂直于纸面向里（虚线围成的区域），天平的右臂下面挂有一个矩形线圈，共N匝，线圈的下部悬在匀强磁场中，下底边长为L，线圈中通有顺时针方向的电流I时，在天平左、右两边加上质量分别为m1、m2的砝码，天平平衡；要使天平仍能保持平衡，可能的方法是（）A．若仅让电流反向时，则右边再加上质量为m的砝码B．若仅让电流反向时，则左边再加上质量为m的砝码C．若仅让P处磁场增强时，则左边再加上质量为m的砝码D．若仅让P处磁场增强时，则右边再加上质量为m的砝码10．如图所示，电阻不计的水平导轨间距0.5m，导轨处于方向与水平面成53°角斜向右上方的磁感应强度为5T的匀强磁场中。导体棒ab垂直于导轨放置且处于静止状态，质量1kg，电阻0.9Ω，与导轨间的动摩擦因数为0.5。电源电动势10V，其内阻0.1Ω，定值电阻的阻值4Ω。不计定滑轮摩擦，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，线对ab的拉力为水平方向，g取10m/s2。求：(1)通过ab的电流大小和方向；(2)ab受到的安培力大小；(3)重物重力G的取值范围。11．如图所示，固定于地面的绝热汽缸与导热汽缸中各封闭着一定质量的理想气体，绝热活塞与两汽缸间均无摩擦，且由刚性杆连接。开始时两气缸中气体体积均为、温度均为，压强均为，两气缸横截面积相等。缓慢加热中气体，停止加热达到稳定后，中气体体积，设环境温度始终保持不变。求：（1）稳定后汽缸中气体的压强；（2）稳定后汽缸中气体的温度。12．如图所示，倾角为α=37°的斜面固定在水平地面上，置于其上的物块质量为m=50kg，物块与斜面间动摩擦因数为μ=0.5，另有一气缸也固定在水平地面上，用轻质光滑活塞封闭了一定质量的理想气体，活塞和物块之间用跨过两个等高光滑定滑轮的轻绳连接（连接物块的轻绳与斜面平行，连接活塞的轻绳竖直），物块恰好不下滑。测得此时封闭气体温度为T=540K，已知活塞横截面积为S=0.01m2，气缸外大气压强为p0=1.0×105Pa，重力加速度为g=10m/s2，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。求：①若对封闭气体降温，物块始终保持静止不动，则封闭气体的最低温度为多少？②若物块恰好不下滑，活塞因气密性不佳而出现了缓慢漏气，气体温度始终保持T1不变，要让物块仍能保持静止不动，漏出的气体与漏气前气体质量比最大为多少？三大力场应用牛顿第二定律应用处理连接体问题13．如图所示，悬挂于O点的轻质弹簧，劲度系数k＝100N/m，其下端拴一质量m＝1kg的小物体A，紧挨物体A有一质量M＝2kg的物体B，对B施加一个竖直向上、大小为35N的力F，系统处于静止状态。现突然改变力F的大小，使物体A、B以加速度a＝5m/s2匀加速下降，直到A、B两物体分离，取g＝10m/s2，则（）A．两物体刚开始匀加速下降时，力F大小为20NB．两物体分离时，弹簧刚好恢复原长C．改变力F的大小后经0.2s，A、B两物体分离D．从改变力F到两物体分离的过程中，系统克服力F做的功为3.84J14．如图所示，水平面上O点的左侧光滑，O点的右侧粗糙。有8个质量均为m的完全相同的小滑块（可视为质点），用轻质的细杆相连，相邻小滑块间的距离为L，滑块1恰好位于O点左侧滑块，滑块2、3。。。。。。依次沿直线水平向左排开。现将水平恒力F作用于滑块1上，经观察发现，在第3个小滑块过O点进入粗糙地带后再到第4个小滑块过O点进入粗糙地带前这一过程中，小滑块做匀速直线运动，已知重力加速度为g，则下列判断中正确的是（）A．滑块匀速运动时，各段轻杆上的弹力大小相等B．滑块3匀速运动的速度是C．第5个小滑块完全进入粗糙地带到第6个小滑块进入粗糙地带前这一过程中，8个小滑块的加速度大小为D．最终第7个滑块刚能到达O点而第8个滑块不可能到达O点15．在一绝缘水平地面上有一质量为m的带电薄板甲，其带电量为q，板甲上有一质量为m2的绝缘立方体乙，板甲和水平地面间动摩擦因数为μ1，板甲和立方体乙间动摩擦因数为μ2，重力加速度为g，不计空气阻力，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。现要求通过加一水平匀强电场的方法，将板甲从立方体乙下抽出，则所加的电场强度大小不小于（）A． B．C． D．16．如图所示，光滑绝缘水平面上有质量分别为m和2m的小球A、B，带异种电荷。有方向水平向右，大小为F的力作用在B上，当A、B间的距离为L时，两小球可保持相对静止。若改用方向水平向左，大小为F的力作用在A上，两小球仍能保持相对静止，则此时A、B间的距离为（）A． B．L C． D．17．如图所示，质量为3m的重物与一质量为m的导线框用一根绝缘细线连接起来，挂在两个高度相同的定滑轮上，已知导线框电阻为R，横边边长为L。有一垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B，磁场上下边界的距离、导线框竖直边长均为h。初始时刻，磁场的下边缘和导线框上边缘的高度差为2h，将重物从静止开始释放，导线框加速进入磁场，穿出磁场前已经做匀速直线运动，滑轮质量、摩擦阻力均不计，重力加速度为g。则下列说法中正确的是（）A．导线框进入磁场时的速度为B．导线框进入磁场后，若某一时刻的速度为v，则加速度为C．导线框穿出磁场时的速度为D．导线框通过磁场的过程中产生的热量Q=5mgh-18．如图所示，光滑斜面的倾角为，斜面上放置一矩形导体线框，边的边长为，bc边的边长为，线框的质量为，电阻为，线框通过绝缘细线绕过光滑的定滑轮与一重物相连，重物质量为，斜面上线（平行底边）的右方有垂直斜面向上的匀强磁场，磁感应强度为，如果线框从静止开始运动，进入磁场的最初一段时间是做匀速运动的，且线框的边始终平行于底边，则下列说法正确的是（）A．线框进入磁场前运动的加速度为B．线框进入磁场时匀速运动的速度为C．线框做匀速运动的总时间为D．该匀速运动过程中产生的焦耳热为应用能量的观点处理连接体问题19．如图所示，质量为m的小球甲穿过一竖直固定的光滑杆拴在轻弹簧上，质量为4m的物体乙用轻绳跨过光滑的定滑轮与甲连接，开始用手托住乙，轻绳刚好伸直但无拉力，滑轮左侧绳竖直，右侧绳与水平方向夹角为，某时刻由静止释放乙（足够高），经过一段时间小球运动到Q点，OQ两点的连线水平，，且小球在P、Q两点处时弹簧弹力的大小相等。已知重力加速度为g，，。则下列说法正确的是（）A．弹簧的劲度系数为 B．小球位于Q点时的速度大小为C．物体乙的机械能先增大后减小 D．小球甲和物体乙的机械能之和先增大后减小20．如图所示，两根圈定的光滑竖直杆与光滑水平杆交于O点，质量均为的小环P、Q分别套在两杆上，两小环用长的轻直杆连接，将两小环从轻直杆与水平方向夹角为时同时由静止开始释放，当轻直杆与水平方向夹角为时，P、Q速度大小分别为、；当P刚要到达O点前瞬间，P、Q速度大小分别为、。己知重力加速度g取，，，两小环均可视为质点，不计空气阻力，则（）A． B． C． D．21．如图所示，不带电物体A和带电量为q（）的物体B用跨过定滑轮的绝缘轻绳连接，物体B静止在倾角为且足够长的斜面上，A、B的质量分别为m和，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A相连，整个系统不计一切摩擦。某时刻，施加一场强大小为，方向沿斜面向下的匀强电场，如图所示，在物体B获得最大速度的过程中弹簧未超过弹性限度，下列说法正确的是（）A．施加电场的初始时刻，物体B的加速度为B．物体B的速度最大时，弹簧的伸长量为C．物体B从开始运动到最大速度的过程中，系统电势能的减少量为D．物体B从开始运动到最大速度的过程中，物体A和物体B机械能的增加之和为22．如图所示，光滑斜面的倾角为θ，斜面上放置一矩形导体线框abcd，ab边的边长为L1，bc边的边长为L2，线框的质量为m，电阻为R．线框通过绝缘细线绕过光滑的定滑轮与一质量为M的重物相连，斜面上的虚线ef和gh之间有宽为L0的垂直斜面向上的匀强磁场(L0>L2)，磁感应强度为B，将线框从虚线下方某一位置由静止释放，当ab边到达ef处时刚好做匀速直线运动，线框的ab边始终平行于底边，对线框穿过磁场的整个过程，下列说法中正确的是A．线框匀速穿入磁场的速度为B．线框从gh穿出磁场的过程一直减速C．整个过程中线框产生的焦耳热大于2(MgL2-mgL2sinθ)D．线框穿入和穿出磁场的过程中，通过线框的电荷量均为23．如图所示，在倾角θ=37°的光滑绝缘斜面内有两个质量分别为4m和m的正方形导线框a、b电阻均为R，边长均为l；它们分别系在一跨过两个定滑轮的轻绳两端，在两导线框之间有一方向垂直斜面向下、宽度为2l的匀强磁场区域，磁感应强度大小为B；开始时，线框b的上边框与匀强磁场的下边界重合，线框a的下边框到匀强磁场的上边界的距离为l．现将系统由静止释放，a线框恰好匀速穿越磁场区域．不计滑轮摩擦和空气阻力，重力加速度为g，sin37°=0.6，cos37°=0.8求：(1)a线框穿出磁场区域时的电流大小；(2)a线框穿越磁场区域时的速度；(3)线框b进入磁场过程中产生的焦耳热．2023年高三物理二轮常见模型与方法强化专训专练专题02连接体模型特训目标特训内容目标1高考真题（1T—4T）目标2三大力场和热学中连接体的平衡问题（5T—12T）目标3三大力场中应用牛顿第二定律应用处理连接体问题（13T—18T）目标4应用能量的观点处理连接体问题（19T—23T）【特训典例】高考真题1．（2020山东卷）如图所示，一轻质光滑定滑轮固定在倾斜木板上，质量分别为m和2m的物块A、B，通过不可伸长的轻绳跨过滑轮连接，A、B间的接触面和轻绳均与木板平行。A与B间、B与木板间的动摩擦因数均为μ，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。当木板与水平面的夹角为45°时，物块A、B刚好要滑动，则μ的值为（）A． B． C． D．【答案】C【详解】当木板与水平面的夹角为时，两物块刚好滑动，对A物块受力分析如图沿斜面方向，A、B之间的滑动摩擦力根据平衡条件可知对B物块受力分析如图沿斜面方向，B与斜面之间的滑动摩擦力根据平衡条件可知两式相加，可得解得故选C。2．（2022全国卷）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．（2021重庆卷）某同学设计了一种天平，其装置如图所示。两相同的同轴圆线圈水平固定，圆线圈P与、N共轴且平行等距。初始时，线圈通以等大反向的电流后，在线圈P处产生沿半径方向的磁场，线圈P内无电流且天平平衡。设从上往下看顺时针方向为正向。当左托盘放入重物后，要使线圈P仍在原位置且天平平衡，可能的办法是（）A．若P处磁场方向沿半径向外，则在P中通入正向电流B．若P处磁场方向沿半径向外，则在P中通入负向电流C．若P处磁场方向沿半径向内，则在P中通入正向电流D．若P处磁场方向沿半径向内，则在P中通入负向电流【答案】BC【详解】AB．当左托盘放入重物后，要使线圈P仍在原位置且天平平衡，则需要线圈P需要受到竖直向下的安培力，若P处磁场方向沿半径向外，由左手定则可知，可在P中通入负向电流，故A错误，B正确；CD．若P处磁场方向沿半径向内，由左手定则可知，可在P中通入正向电流，故C正确，D错误。故选BC。4．（2022全国卷）如图，一竖直放置的汽缸由两个粗细不同的圆柱形筒组成，汽缸中活塞Ⅰ和活塞Ⅱ之间封闭有一定量的理想气体，两活塞用一轻质弹簧连接，汽缸连接处有小卡销，活塞Ⅱ不能通过连接处。活塞Ⅰ、Ⅱ的质量分别为、m，面积分别为、S，弹簧原长为l。初始时系统处于平衡状态，此时弹簧的伸长量为，活塞Ⅰ、Ⅱ到汽缸连接处的距离相等，两活塞间气体的温度为。已知活塞外大气压强为，忽略活塞与缸壁间的摩擦，汽缸无漏气，不计弹簧的体积。（重力加速度常量g）（1）求弹簧的劲度系数；（2）缓慢加热两活塞间的气体，求当活塞Ⅱ刚运动到汽缸连接处时，活塞间气体的压强和温度。【答案】（1）；（2），【详解】（1）设封闭气体的压强为，对两活塞和弹簧的整体受力分析，由平衡条件有解得对活塞Ⅰ由平衡条件解得弹簧的劲度系数为（2）缓慢加热两活塞间的气体使得活塞Ⅱ刚运动到汽缸连接处时，对两活塞和弹簧的整体由平衡条件可知，气体的压强不变依然为即封闭气体发生等压过程，初末状态的体积分别为，由气体的压强不变，则弹簧的弹力也不变，故有有等压方程可知解得三大力场和热学中连接体的平衡问题5．中国传统的石拱桥是力与美的完美结合，如图所示是科技馆中小朋友搭建的拱桥模型，1、2与4、5分别是左右对称的塑料构件，构件1、5紧贴在支撑底座上，构件1、2、3的左侧面与竖直面夹角分别为α、β、γ，且α＞β＞γ。小朋友重力为G，构件质量不计，小朋友站在构件3的正中间保持静止，可近似认为5块构件表面光滑，下列说法正确的是（）A．底座与构件1间的弹力等于B．底座与构件1间的弹力等于C．底座与构件1间，构件1、2间，构件2、3间弹力依次变大D．底座与构件1间，构件1、2间，构件2、3间弹力依次变小【答案】AC【详解】AB．对5块构件与小朋友整体的受力分析如图所示有F1sinα＋F5sinα＝G由对称性可知，支撑底座对构件1、5的弹力大小相等，有F1＝F5可得F1＝故A正确，B错误CD．同理，对构件2、3、4与小朋友整体分析，可得构件1、2间的弹力F2＝对构件3与小朋友整体分析，可得构件2、3间的弹力F3＝可知底座与构件1间，构件1、2间，构件2、3间弹力依次变大，故C正确，D错误。故选AC。6．如图所示，有一倾角θ=30°的斜面体B，质量为M。质量为m的物体A静止在B上。现用水平力F推物体A，在F由零逐渐增加至再逐渐减为零的过程中，A和B始终保持静止。对此过程下列说法正确的是（）A．地面对B的支持力大于（M＋m）gB．地面对B的摩擦力的最小值为0，最大值为C．A对B的压力的最小值为，最大值为D．A所受摩擦力的最小值为0，最大值为【答案】BC【详解】A．对A、B整体受力分析可知，地面对B的支持力一直等于（M＋m）g，故A错误；B．对A、B整体受力分析可知，地面对B的摩擦力Ff=F则Ff的最小值为0，最大值为，故B正确；C．对A受力分析，受到重力、支持力、推力和静摩擦力作用，垂直于斜面方向有当时，最小，最小为当时，最大，最大为根据牛顿第三定律可知A对B压力的最小值为，最大值为，故C正确；D．对A，沿着斜面方向，当即此时A受到的摩擦力为0。当时，静摩擦力方向沿斜面向上，大小为当时，f最大，为当时，静摩擦力方向向下，则静摩擦力为当时，最大，为综上可知，A所受摩擦力的最小值为0，最大值为，故D错误。故选BC。7．如图所示，质量为M的滑块置于粗糙水平地面上，一轻质弹簧右端与滑块拴接，左端固定在竖直墙上，弹簧处于拉伸状态。小球的质量为m、带电量为+q，两者通过细绳跨过光滑轻质滑轮相连，滑轮用竖直轻杆固定于B点。AB右侧有一匀强电场，在电场力的作用下，连接小球的细线与竖直方向夹角为θ，整个系统处于静止状态。现缓慢改变匀强电场的电场强度，使得θ缓慢增大，滑块M始终保持静止。则下列说法正确的是（）A．电场强度可能减小B．轻杆对滑轮的作用力始终竖直向上C．弹簧弹力始终不变D．滑块受到的摩擦力逐渐增大【答案】C【详解】A．根据题意，对带电小球受力分析，如图所示根据平衡条件，由几何关系可得，电场力为绳子的拉力为，缓慢增大时，电场力一定增大，则电场强度一定增大，故A错误；B．轻杆对滑轮的作用力与滑轮两侧细绳对滑轮的合力方向相反，而滑轮两侧细绳的合力并不能一直保持竖直向下，故B错误；C．滑块M始终保持静止，弹簧的长度没有发生改变时，弹簧的弹力保持不变，故C正确；D．对M正交分解，由于水平方向有绳子向右的分量、弹簧向左的弹力，不确定两者合力的方向和大小变化，故不能确定摩擦力的大小和方向，故D错误。故选C。8．如图所示，三个可视为质点的金属小球A、B、C，质量分别为3m、2m和m，B球带负电，电荷量为-q，A、C不带电，不可伸长的绝缘细线将三球连接，最上边的细线连接在斜面顶端的O点，三球均处于场强大小为E的竖直向上的匀强电场中，三段细线均伸直，三个金属球均静止于倾角为30°的绝缘光滑斜面上，则下列说法正确的是（）A．A、B球间的细线的张力为B．当场强大小由E增大为2E时，O与A间、B与C间细线中的张力均不变C．当场强大小由E增大为2E时，三段细线中的张力均增大D．当场强大小由E增大为2E时，O与A间、A与B间细线中的张力均增大了【答案】D【详解】A．以球B、C作为整体进行受力分析，可得A与B间细线的张力A错误；BCD．由A选项可知，当电场强度大小由E增大为2E时，A与B间细线的张力增大了；以球A、B、C为整体，可得OA间细线的拉力当电场强度大小由E增大为2E时，O与A间细线中的张力增大了；以球C为研究对象，可得B与C间细线的拉力可知当电场强度大小由E增大为2E时，B与C间细线中的张力保持不变，BC错误，D正确。故选D。9．如图所示为电流天平，P处磁场方向垂直于纸面向里（虚线围成的区域），天平的右臂下面挂有一个矩形线圈，共N匝，线圈的下部悬在匀强磁场中，下底边长为L，线圈中通有顺时针方向的电流I时，在天平左、右两边加上质量分别为m1、m2的砝码，天平平衡；要使天平仍能保持平衡，可能的方法是（）A．若仅让电流反向时，则右边再加上质量为m的砝码B．若仅让电流反向时，则左边再加上质量为m的砝码C．若仅让P处磁场增强时，则左边再加上质量为m的砝码D．若仅让P处磁场增强时，则右边再加上质量为m的砝码【答案】AC【详解】AB．图中所示安培力向下，则有若仅让电流反向时，安培力向上，则有即右边再加上质量为m的砝码，故A正确，B错误；CD．若仅让P处磁场增强时，向下的安培力增大，由第一个等式可知，左边再加上质量为m的砝码，故C正确，D错误。故选AC。10．如图所示，电阻不计的水平导轨间距0.5m，导轨处于方向与水平面成53°角斜向右上方的磁感应强度为5T的匀强磁场中。导体棒ab垂直于导轨放置且处于静止状态，质量1kg，电阻0.9Ω，与导轨间的动摩擦因数为0.5。电源电动势10V，其内阻0.1Ω，定值电阻的阻值4Ω。不计定滑轮摩擦，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，线对ab的拉力为水平方向，g取10m/s2。求：(1)通过ab的电流大小和方向；(2)ab受到的安培力大小；(3)重物重力G的取值范围。【答案】(1)2A，电流方向由a到b；(2)5N；(3)【详解】(1)由闭合电路欧姆定律可得电流方向由a到b；(2)ab受到的安培力大小为(3)①若导体棒恰好有水平向左的运动趋势时，导体棒所受静摩擦力水平向右，则由共点力平衡条件可得；；联立解得：；②若导体棒恰好有水平向右的运动趋势时，导体棒所受静摩擦力水平向左，则由共点力平衡条件可得；；联立解得：；综合①②可得，重物重力G的取值范围为11．如图所示，固定于地面的绝热汽缸与导热汽缸中各封闭着一定质量的理想气体，绝热活塞与两汽缸间均无摩擦，且由刚性杆连接。开始时两气缸中气体体积均为、温度均为，压强均为，两气缸横截面积相等。缓慢加热中气体，停止加热达到稳定后，中气体体积，设环境温度始终保持不变。求：（1）稳定后汽缸中气体的压强；（2）稳定后汽缸中气体的温度。【答案】（1）；（2）【详解】（1）对汽缸B中气体，初状态；末状态由玻意耳定律得解得（2）设汽缸A中气体的体积为VA，膨胀后A、B压强相等，有；对汽缸A中气体，由理想气体状态方程得解得12．如图所示，倾角为α=37°的斜面固定在水平地面上，置于其上的物块质量为m=50kg，物块与斜面间动摩擦因数为μ=0.5，另有一气缸也固定在水平地面上，用轻质光滑活塞封闭了一定质量的理想气体，活塞和物块之间用跨过两个等高光滑定滑轮的轻绳连接（连接物块的轻绳与斜面平行，连接活塞的轻绳竖直），物块恰好不下滑。测得此时封闭气体温度为T=540K，已知活塞横截面积为S=0.01m2，气缸外大气压强为p0=1.0×105Pa，重力加速度为g=10m/s2，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。求：①若对封闭气体降温，物块始终保持静止不动，则封闭气体的最低温度为多少？②若物块恰好不下滑，活塞因气密性不佳而出现了缓慢漏气，气体温度始终保持T1不变，要让物块仍能保持静止不动，漏出的气体与漏气前气体质量比最大为多少？【答案】①K；②【详解】①物块恰好不沿斜面下滑，设绳上拉力为，由物块平衡可得①=100N设气体的压强为，由活塞的平衡有②Pa对气体降温时，气体压强变小，绳上拉力变大，会出现物块恰好不上滑的临界状态，设此时绳上拉力为，由物块的平衡得

③=500N设气体的压强为，由活塞的平衡有④Pa气体在降温过程中做等容变化，有

⑤得K⑥②漏气前气体压强为，漏气后物块恰好不上滑时气体压强为，设漏气前气体体积为，漏出部分气体的体积在压强为时体积为，气体做等温变化，有

⑦得

⑧故因压强变小，外界气体会进入，可得漏出气体与漏气前气体质量比最大为。三大力场应用牛顿第二定律应用处理连接体问题13．如图所示，悬挂于O点的轻质弹簧，劲度系数k＝100N/m，其下端拴一质量m＝1kg的小物体A，紧挨物体A有一质量M＝2kg的物体B，对B施加一个竖直向上、大小为35N的力F，系统处于静止状态。现突然改变力F的大小，使物体A、B以加速度a＝5m/s2匀加速下降，直到A、B两物体分离，取g＝10m/s2，则（）A．两物体刚开始匀加速下降时，力F大小为20NB．两物体分离时，弹簧刚好恢复原长C．改变力F的大小后经0.2s，A、B两物体分离D．从改变力F到两物体分离的过程中，系统克服力F做的功为3.84J【答案】AC【详解】A．系统静止时，弹簧处于压缩状态，设压缩量为x1，则代入数据解得A、B两物体刚开始匀加速下降时有代入数据解得，A正确；B．设经时间t两物体分离，A、B间的弹力为0，弹簧处于拉伸状态，令拉伸量为x2，则对A有代入数据得故两物体分离时，弹簧处于拉伸状态，B错误；C．A、B分离瞬间整体下降的距离为而代入数据得，C正确；D．刚开始和两物体分离瞬间，弹簧的形变量一样，整个过程弹簧弹力做功为零，由动能定理可得其中联立解得，D错误；故选AC。14．如图所示，水平面上O点的左侧光滑，O点的右侧粗糙。有8个质量均为m的完全相同的小滑块（可视为质点），用轻质的细杆相连，相邻小滑块间的距离为L，滑块1恰好位于O点左侧滑块，滑块2、3。。。。。。依次沿直线水平向左排开。现将水平恒力F作用于滑块1上，经观察发现，在第3个小滑块过O点进入粗糙地带后再到第4个小滑块过O点进入粗糙地带前这一过程中，小滑块做匀速直线运动，已知重力加速度为g，则下列判断中正确的是（）A．滑块匀速运动时，各段轻杆上的弹力大小相等B．滑块3匀速运动的速度是C．第5个小滑块完全进入粗糙地带到第6个小滑块进入粗糙地带前这一过程中，8个小滑块的加速度大小为D．最终第7个滑块刚能到达O点而第8个滑块不可能到达O点【答案】BC【详解】A.当滑块匀速运动时，处在光滑地带的滑块间的轻杆上的弹力都为零，处在粗糙地带上的滑块间的轻杆上弹力不为零，且各不相同，故A错误；B.将匀速运动的8个小滑块作为一个整体，有解得从开始到第4个小滑块过O点进入粗糙地带前这一过程中，由动能定理得解得故B正确；C.第5个小滑块完全进入粗糙地带到第6个小滑块进入粗糙地带前这一过程中，8个小滑块看作整体，由牛顿第二定律解得加速度大小为故C正确；D.假设第7个滑块刚好能到达O点，由动能定理有解得＜0故第7块滑块不能到达O点，故D错误。故选BC。15．在一绝缘水平地面上有一质量为m的带电薄板甲，其带电量为q，板甲上有一质量为m2的绝缘立方体乙，板甲和水平地面间动摩擦因数为μ1，板甲和立方体乙间动摩擦因数为μ2，重力加速度为g，不计空气阻力，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。现要求通过加一水平匀强电场的方法，将板甲从立方体乙下抽出，则所加的电场强度大小不小于（）A． B．C． D．【答案】B【详解】当板甲刚好从立方体乙下抽出时，立方体所受的静摩擦力达到最大，由牛顿第二定律，对立方体有对整体，有联立解得故B正确，ACD错误。故选B。16．如图所示，光滑绝缘水平面上有质量分别为m和2m的小球A、B，带异种电荷。有方向水平向右，大小为F的力作用在B上，当A、B间的距离为L时，两小球可保持相对静止。若改用方向水平向左，大小为F的力作用在A上，两小球仍能保持相对静止，则此时A、B间的距离为（）A． B．L C． D．【答案】C【详解】设小球A、B的电荷量分别为q1q2，则由题意得，当F的力作用在B上，A、B间的距离为L时，两小球可保持相对静止，即两小球的加速度相等，对两小球整体受力分析得加速度为对小球A受力分析得解得同理可得，当的力作用在A上时，对两小球构成的整体和B小球分别受力分析满足；解得则故选C。17．如图所示，质量为3m的重物与一质量为m的导线框用一根绝缘细线连接起来，挂在两个高度相同的定滑轮上，已知导线框电阻为R，横边边长为L。有一垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B，磁场上下边界的距离、导线框竖直边长均为h。初始时刻，磁场的下边缘和导线框上边缘的高度差为2h，将重物从静止开始释放，导线框加速进入磁场，穿出磁场前已经做匀速直线运动，滑轮质量、摩擦阻力均不计，重力加速度为g。则下列说法中正确的是（）A．导线框进入磁场时的速度为B．导线框进入磁场后，若某一时刻的速度为v，则加速度为C．导线框穿出磁场时的速度为D．导线框通过磁场的过程中产生的热量Q=5mgh-【答案】B【详解】A．线框进入磁场前，根据重物与线框组成的机械能守恒得解得线框进入磁场时的速度为故A错误；B．线框进入磁场后，若某一时刻的速度为，对整体，根据牛顿第二定律得解得故B正确；C．线框穿出磁场时，根据平衡条件得安培力为联立解得线框离开磁场时的速度为故C错误；D．设线框通过磁场的过程中产生的热量为，对从静止到刚通过磁场的过程，根据能量守恒得联立以上解得故D错误。故选B。18．如图所示，光滑斜面的倾角为，斜面上放置一矩形导体线框，边的边长为，bc边的边长为，线框的质量为，电阻为，线框通过绝缘细线绕过光滑的定滑轮与一重物相连，重物质量为，斜面上线（平行底边）的右方有垂直斜面向上的匀强磁场，磁感应强度为，如果线框从静止开始运动，进入磁场的最初一段时间是做匀速运动的，且线框的边始终平行于底边，则下列说法正确的是（）A．线框进入磁场前运动的加速度为B．线框进入磁场时匀速运动的速度为C．线框做匀速运动的总时间为D．该匀速运动过程中产生的焦耳热为【答案】CD【详解】A．设线框进入磁场前运动的加速度为，以重物为对象，根据牛顿第二定律可得以线框为对象，根据牛顿第二定律可得联立可得故A错误；B．设线框进入磁场时匀速运动的速度为，则有根据受力平衡可得联立解得故B错误；C．线框做匀速运动的总时间为故C正确；D．根据能量守恒可知，匀速运动过程中产生的焦耳热为等于系统减少的重力势能，则有故D正确。故选CD。应用能量的观点处理连接体问题19．如图所示，质量为m的小球甲穿过一竖直固定的光滑杆拴在轻弹簧上，质量为4m的物体乙用轻绳跨过光滑的定滑轮与甲连接，开始用手托住乙，轻绳刚好伸直但无拉力，滑轮左侧绳竖直，右侧绳与水平方向夹角为，某时刻由静止释放乙（足够高），经过一段时间小球运动到Q点，OQ两点的连线水平，，且小球在P、Q两点处时弹簧弹力的大小相等。已知重力加速度为g，，。则下列说法正确的是（）A．弹簧的劲度系数为 B．小球位于Q点时的速度大小为C．物体乙的机械能先增大后减小 D．小球甲和物体乙的机械能之和先增大后减小【答案】ABD【详解】A．P、Q两点处弹簧弹力的大小相等，则由胡克定律可知P点的压缩量等于Q点的伸长量，由几何关系知则小球位于P点时弹簧的压缩量为对P点的小球由力的平衡条件可知解得故A正确；B．当小球运动到Q点时，假设小球甲的速度为v，此时物体乙的速度为零，又小球、物体和弹簧组成的系统机械能守恒，则由机械能守恒定律得解得故B正确；D．小球由P到Q的过程，弹簧的弹性势能先减小后增大，则小球甲和物体乙的机械能之和先增大后减小，故D正确；C．绳子一直物体乙做负功，物体乙的机械能一直减小，故C错误。故选ABD。20．如图所示，两根圈定的光滑竖直杆与光滑水平杆交于O点，质量均为的小环P、Q分别套在两杆上，两小环用长的轻直杆连接，将两小环从轻直杆与水平方向夹角为时同时由静止开始释放，当轻直杆与水平方向夹角为时，P、Q速度大小分别为、；当P刚要到达O点前瞬间，P、Q速度大小分别为、。己知重力加速度g取，，，两小环均可视为质点，不计空气阻力，则（）A． B． C． D．【答案】ACD【详解】当轻直杆与水平方向夹角为时，根据机械能守恒又得，当P刚要到达O点前瞬间，根据机械能守恒此时与轻杆垂直，沿杆方向的速度分量为0，则得故选ACD。21．如图所示，不带电物体A和带电量为q（）的物体B用跨过定滑轮的绝缘轻绳连接，物体B静止在倾