2024年高考物理總復(fù)習(xí)第三部分模型方法篇模型建構(gòu)-高考必考物理模型

三模型方法篇5類模型方法務(wù)必要破解

模型建構(gòu)一一高考必考物理模型

模型規(guī)律高考動(dòng)向

L常見(jiàn)物理模型:板塊模型（含傳送帶:、輕桿輕

繩模型、桿軌模型（單桿和雙桿）、連接體模型

1.構(gòu)建物理模型:實(shí)際的物理現(xiàn)象和物理（含彈簧類：）、天體運(yùn)動(dòng)模型、理想氣體模型等

規(guī)律都是十分復(fù)雜的，涉及許多因素。抓等。

住主要因素，忽略次要因素，從而突出客2.高考必考模型:板塊模型（含傳送帶）、桿軌模

觀事物的本質(zhì)特征的過(guò)程。型（單桿和雙桿）。

2.構(gòu)建模型解題的一般步驟3.高考命題導(dǎo)向：各種物理模型隱藏在各種情

境中,常見(jiàn)的情境有

一視《理情境H構(gòu)建電理模型H型化為學(xué)學(xué)問(wèn)題｝T還原為型理結(jié)論）

［一扇題］［函數(shù)關(guān)系］（牛扁律］

高新科技彈費(fèi)、地［兒而靈系J功能關(guān)系（1）以生活中常見(jiàn)現(xiàn)象為情境。

［新一熱點(diǎn)J〔體、繩桿制〔沖一動(dòng)新J

（2）以科技前沿為情境,如航空航天事業(yè)發(fā)展。

（3）以體育賽事為情境，如夏季、冬季奧運(yùn)會(huì)。

（4）以熱點(diǎn)新聞為情境。

【必考模型1］板塊模型

【真題研磨】

【典例】（2023?遼寧選擇考）如圖，質(zhì)量加尸1kg的木板靜止在光滑水平地面上①，右側(cè)的豎直

墻面固定一勁度系數(shù)A-20N/m的輕彈簧,彈簧處于自然狀態(tài)。質(zhì)量股二4kg的小物塊以水平

向右的速度m/s滑上木板左端，兩者共速時(shí)木板恰好與彈簧接觸久木板足夠長(zhǎng),物塊與

木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)”0.I,最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力。彈簧始終處在彈性限度內(nèi)，彈簧

的彈性勢(shì)能笈與形變量X的關(guān)系為笈力濟(jì)。取重力加速度510m/s；結(jié)果可用根式表示。

——5

⑴求木板剛接觸彈簧時(shí)速度匕的大小及木板運(yùn)動(dòng)前右端距彈簧左端的距離乂；

⑵求木板與彈簧接觸以后,物塊與木板之間即將相對(duì)滑動(dòng)時(shí)彈簧的壓縮量在及此時(shí)木板速度

%的大小;

⑶已知木板向右運(yùn)動(dòng)的速度從L減小到0所用時(shí)間為too求木板從速度為七時(shí)到之后與物

塊加速度首次相同時(shí)的過(guò)程中，系統(tǒng)因摩擦轉(zhuǎn)化的內(nèi)能D//（用￡表示）O

?審題思維

題眼直

信息轉(zhuǎn)化

擊

①0、色組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒

②共速過(guò)程中///）的位移即木板運(yùn)動(dòng)前右端距彈簧左端的距離

?模型轉(zhuǎn)化

物塊與木板即聞一:接觸面達(dá)到最

將相對(duì)滑動(dòng).I濡I大靜摩擦力

【解析】⑴由于地面光滑,則得、生組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒，則有處％二血+儂）匕

代入數(shù)據(jù)有匕=1m/s

對(duì)@受力分析有當(dāng)e％4m/s2

則木板運(yùn)動(dòng)前右端距彈簧左端的距離有資=2a必

代入數(shù)據(jù)解得x產(chǎn)0.125m

⑵木板與彈簧接觸以后，

對(duì)因、場(chǎng)組成的系統(tǒng)有公=（加+加a共

對(duì)儂有色=〃疔1m/s2

當(dāng)a共二及時(shí)物塊與木板之間即將相對(duì)滑動(dòng),解得此時(shí)的彈簧壓縮量涇二0.25m

對(duì)倒、吸組成的系統(tǒng)，由動(dòng)能定理有

一夕稻W(wǎng)（0+%）詔（陰+加說(shuō)

代入數(shù)據(jù)有v#m/s

⑶木板從速度為助時(shí)到之后與物塊加速度首次相同時(shí)的過(guò)程中，由于木板?的加速度大于物

塊破的加速度,則當(dāng)木板與物塊的加速度相同時(shí)即彈簧形變量為用時(shí)，則說(shuō)明此時(shí)的的速度大

小為匕,共用時(shí)210,且四一直受滑動(dòng)摩擦力作用，則對(duì)為有一〃儂醉友二久匕-圾/

解得匕或-2備

則對(duì)于陰、色組成的系統(tǒng)有

一3]I說(shuō)+%詔*5+而避

D片一叫

聯(lián)立有△U=4W獷84

答案:⑴1m/s0.125m(2)0.25mym/s

⑶4百友-8M

【答題要素】

1.板塊常見(jiàn)模型

板與塊

2.“四步”解決板塊模型類問(wèn)題

【多維演練】

1.維度:板塊模型

（多選）如圖所示,某興趣小組將一象棋子放在靜置于水平課桌上的物理課本上面中央，并用

水平恒力廠作用于課本，將其從象棋子下方抽出。課桌足夠長(zhǎng)且粗糙程度處處相同，象棋子可

視為質(zhì)點(diǎn),不計(jì)空氣阻力，則（B、C）

象皆'物理課也〃

/）〃〃〃〃〃，〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃^^〃，二〃〃〃〃

A.其他條件不變,力/「越大,象棋子離開(kāi)課本的速度越大

B.其他條件不變,力歹越大,象棋子離開(kāi)課本的速度越小

C.其他條件不變，象棋子質(zhì)量越大,其離開(kāi)課本的速度越大

D.其他條件不變，象棋子質(zhì)量越大,其離開(kāi)課本的速度越小

2.維度:塊與水平傳送帶

（多選）如圖所示，水平傳送帶46兩端相距產(chǎn)4m,以股=4m/s的速度（始終保持不變）順時(shí)針

⑵當(dāng)片37.5N>30N時(shí),物塊能滑離木板，由牛頓第二定律,對(duì)木板有

F-〃mgcosa-Mgsina-May

對(duì)物塊有〃儂coso-mgsino=ma2

設(shè)物塊滑離木板所用的時(shí)間為容由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得

代入數(shù)據(jù)解得L1.2S

物塊滑離木板時(shí)的速度v=a2t

由-2的ino?肝0-/

代入數(shù)據(jù)解得折0.9mo

答案：(1)20N<^30N

⑵能滑離1.2s0.9m

4.維度:塊與傾斜傳送帶

如圖所示,傾角為37°、長(zhǎng)為7=16m的傳送帶,轉(zhuǎn)動(dòng)速度大小恒為v=10m/s,在傳送帶頂端A

處無(wú)初速度地釋放一個(gè)質(zhì)量為爐0.5kg的物體(可視為質(zhì)點(diǎn))，已知物體與傳送帶間的動(dòng)摩擦

因數(shù)〃=0.5,取爐10m/s%求：(sin37°=0.6,cos37°=0.8)

⑴傳送帶沿順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，物體從頂端A滑到底端夕的時(shí)間；

⑵傳送帶沿逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)時(shí),物體從頂端A滑到底端〃的時(shí)間。

【解析】(1)傳送帶沿順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，物體相對(duì)傳送帶向下運(yùn)動(dòng),則物體所受滑動(dòng)摩擦力沿

斜面向上,相對(duì)傳送帶向下做勻加速運(yùn)動(dòng),根據(jù)牛頓第二定律有

唳in37O-Pmgcos37°

則爐外in37°-〃史os37°=2m/s2

根據(jù)耳冢得t=4so

⑵傳送帶沿逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)物體下滑速度小于傳送帶轉(zhuǎn)動(dòng)速度時(shí)，物體相對(duì)傳送帶向上

運(yùn)動(dòng),則物體所受滑動(dòng)摩擦力沿傳送帶向下,設(shè)物體的加速度大小為句，由牛頓第二定律得

娛in370+pmgcos370二峋

則有a二的in37°+〃舐os37°=10m/s2

設(shè)當(dāng)物體運(yùn)動(dòng)速度等于傳送帶轉(zhuǎn)動(dòng)速度時(shí)經(jīng)歷的時(shí)間為二位移為為，則有「尸？二號(hào)s二ls

Q110

xda咨=5m<7=16in

21

當(dāng)物體運(yùn)動(dòng)速度等于傳送帶速度瞬間，有〃俗in37°>〃〃蝦os37°,則下一時(shí)刻物體相對(duì)傳送

帶向下運(yùn)動(dòng),受到傳送帶向上的滑動(dòng)摩擦力一一摩擦力發(fā)生突變。設(shè)當(dāng)物體下滑速度達(dá)到傳送

帶轉(zhuǎn)動(dòng)速度時(shí)物體的加速度變?yōu)楸P,則

mgsin37°-umgcos37°=滕

及二/in37°-Pgeos37°=2m/s2

%二/一乂=11m

又因?yàn)闉槎?拉片

則有10^^11

解得七二1s（r2=-iis舍去）

所以Z總二。十年2So

答案：（1）4S（2）2S

【必考模型2】桿軌模型

【真題研磨】

【典例】（2023?全國(guó)甲卷）如圖，水平桌面上固定一光滑U形金屬導(dǎo)軌,其平行部分的間距為

7,導(dǎo)軌的最右端與桌面右邊緣對(duì)齊,導(dǎo)軌的電阻忽略不計(jì)。導(dǎo)軌所在區(qū)域有方向豎直向上的勻

強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為民一質(zhì)量為外電阻為R、長(zhǎng)度也為，的金屬棒〃靜止在導(dǎo)軌上。

導(dǎo)軌上質(zhì)量為3勿的絕緣棒0位于P的左側(cè)，以大小為K的速度向〃運(yùn)動(dòng)并與P發(fā)生彈性碰撞

②,碰撞時(shí)間很短。碰撞一次后，尸和0先后從導(dǎo)軌的最右端滑出導(dǎo)軌,并落在地面上同一地點(diǎn)③。

〃在導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)時(shí),兩端與導(dǎo)凱接觸良好，戶與0始終平行。不計(jì)空氣阻力。求

⑴金屬棒U滑出導(dǎo)軌時(shí)的速度大??；

⑵金屬棒尸在導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的熱量；

⑶與P碰撞后，絕緣棒〃在導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)的時(shí)間。

?審題思維

題眼直

信息轉(zhuǎn)化

擊

①。不導(dǎo)電，不受安培力

②動(dòng)量守恒和機(jī)械能守恒

③離開(kāi)軌道時(shí)速度相等

【失分警示】

絕緣棒。不導(dǎo)電,運(yùn)動(dòng)過(guò)程中不受安培力。

【解析】（D由于絕緣棒0與金屬棒尸發(fā)生彈性碰撞，以。初速度方向?yàn)檎较?根據(jù)動(dòng)量守

恒和機(jī)械能守恒可得

33%=3印%+皿^X3227PQ=1X3加j+1聽(tīng)

聯(lián)立解得%=|出

由題知,碰撞一次后,尸和0先后從導(dǎo)軌的最右端滑出導(dǎo)軌,并落在地面上同一地點(diǎn),則金屬棒

產(chǎn)滑出導(dǎo)軌時(shí)的速度大小為分

⑵根據(jù)能量守恒有如落的

解得0=端

⑶只。碰撞后，對(duì)金屬棒尸分析，

根據(jù)動(dòng)量定理得一應(yīng)t=avpf-nivp

■F7GA4GBlx

又NA3〒疝=而

聯(lián)立可得產(chǎn)霽

由于。為絕緣棒,無(wú)電流通過(guò),做勻速直線運(yùn)動(dòng)，

故0運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為金舞

答案：（1）9%（2）“5（3）鬻

【答題要素】

桿軌問(wèn)題的解題流程

【多維演練】

1.維度:單桿模型

（多選）￡是自感系數(shù)很大、電阻不計(jì)的線圈，外。是兩個(gè)型號(hào)相同的小燈泡，假設(shè)燈泡電阻為

R不變,如圖所示接入電路中,在圖示虛線的右側(cè)區(qū)域接入兩平行光滑軌道,軌道間距為d,金

屬棒。與軌道接觸良好，不計(jì)金屬棒電阻。現(xiàn)用水平恒力歹拉著金屬棒由靜止開(kāi)始向右運(yùn)動(dòng),

右側(cè)軌道足夠長(zhǎng)，虛線右側(cè)空間存在垂直于軌道平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)氐則（B、D）

A.金屬棒。做勻加速直線運(yùn)動(dòng)

B.金屬棒c的最終速度大小為，、

C.力/所做的功將全部變?yōu)檎麄€(gè)回路中產(chǎn)生的電能

D.a、力燈先同時(shí)變亮，后a燈逐漸變暗至熄滅

2.維度:雙桿模型

（多選）如圖所示,寬度為1m的光滑平行導(dǎo)軌位于豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為

1T,將質(zhì)量均為1kg的導(dǎo)體棒收*垂直放在導(dǎo)軌上，導(dǎo)軌電阻與摩擦均不計(jì),每根導(dǎo)體棒電

阻為1Qo現(xiàn)給導(dǎo)體棒"施加大小為10N的平行于導(dǎo)軌的外力，導(dǎo)體棒"、"始終垂直于導(dǎo)

軌,導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定后，下列說(shuō)法正確的是

（A、D）

A.導(dǎo)體棒"的加速度為5m/s2

B.導(dǎo)體棒”的速度為5m/s

C.回路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為5V

D.流過(guò)導(dǎo)體棒"的電流為5A

熱點(diǎn)集訓(xùn)-提技能

1.（板塊模型）（多選）如圖所示,5顆完全相同的象棋棋子整齊疊放在水平面上,第5顆棋子最

左端與水平面上的a點(diǎn)重合,所有接觸面間的動(dòng)摩擦因數(shù)均相同,最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦

力。現(xiàn)將水平向右的恒力作用在第3顆棋子上，恒力作用一小段時(shí)間后,五顆棋子的位置情

況可能是（A、D）

2（塊與傾斜傳送帶）（多選）如圖所示,傳送帶傾角為。，表而粗糙，以恒定速度及逆時(shí)針運(yùn)行。

一小滑塊從斜面頂端由靜止釋放,運(yùn)動(dòng)到斜面底端的過(guò)程中，其速度隨時(shí)間變化的關(guān)系圖像可

3.（單桿轉(zhuǎn)動(dòng)切割）（多選）如圖,

水平金屬圓環(huán)的半徑為￡,勻質(zhì)導(dǎo)體棒”的長(zhǎng)度也為L(zhǎng),導(dǎo)體棒0P、電阻R、的阻值都為氐,電

路中的其他電阻忽略不計(jì)。導(dǎo)體棒“繞著它的一個(gè)端點(diǎn)。以大小為的角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，。

點(diǎn)恰好為金屬圓環(huán)的圓心,轉(zhuǎn)動(dòng)平面內(nèi)有豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，導(dǎo)體棒0P轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中始終與

金屬圓環(huán)接觸良好。對(duì)導(dǎo)體棒神轉(zhuǎn)動(dòng)一周的過(guò)程，下列說(shuō)法正確的是（B、C）

卜

----\b

A.電阻片中的電流方向由￡指向b

B.電阻用兩端的電壓為切爐3

4

C.電阻片上產(chǎn)生的焦耳熱為嚕包

D.通過(guò)電阻4的電流大小不斷變化

4.（雙桿模型）（多選）如圖，水平面內(nèi)固定著足夠長(zhǎng)的光滑平行導(dǎo)軌abcd-abfcd\ab~a'b'

導(dǎo)軌寬度是。止。'/導(dǎo)軌寬度的2倍，c±c'd'導(dǎo)軌寬度為L(zhǎng),導(dǎo)軌處于方向垂直于軌道平面向

里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，金屬棒妝和秘V分別垂直導(dǎo)軌放置在導(dǎo)軌段和c7TLe段上,金屬棒

〃。和桃V的質(zhì)量之比為2：1,長(zhǎng)度分別為2Z和￡,兩金屬棒電阻均為凡現(xiàn)給金屬棒.JW一個(gè)向

右的初速度，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中兩棒始終沒(méi)有離開(kāi)各自的導(dǎo)軌段，并與導(dǎo)軌接觸良好，其余部分的電

阻均不計(jì)，則（B、C）

A.運(yùn)動(dòng)過(guò)程中金屬棒圖和稱:的加速度大小之比為1:2

B.運(yùn)動(dòng)過(guò)程中金屬棒圖和稱「所受的安培力的沖量大小之比為2：1

C.運(yùn)動(dòng)到速度穩(wěn)定時(shí)金屬棒圖和秘V的速度之比為1:2

D.運(yùn)動(dòng)到速度穩(wěn)定時(shí)金屬棒陽(yáng)和腑兩端的電壓之比為2：1

5（單桿模型）如圖甲所示,兩平行長(zhǎng)直光滑金屬導(dǎo)軌水或放置.，間距為￡,左端連接一個(gè)電容為

。的電容器,導(dǎo)軌處在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為8、方向垂直導(dǎo)軌平面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。質(zhì)量為勿

的金屬棒