2024年高考物理總復習第三部分模型方法篇模型建構-高考必考物理模型

三模型方法篇5類模型方法務必要破解

模型建構一一高考必考物理模型

模型規(guī)律高考動向

L常見物理模型: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.構建物理模型:實際的物理現(xiàn)象和物理（含彈簧類：）、天體運動模型、理想氣體模型等

規(guī)律都是十分復雜的，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

觀事物的本質特征的過程。型（單桿和雙桿）。

2.構建模型解題的一般步驟3.高考命題導向：各種物理模型隱藏在各種情

境中,常見的情境有

一視《理情境H構建電理模型H型化為學學問題｝T還原為型理結論）

［一扇題］［函數關系］（牛扁律］

高新科技彈費、地［兒而靈系J功能關系（1）以生活中常見現(xiàn)象為情境。

［新一熱點J〔體、繩桿制〔沖一動新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、冬季奧運會。

（4）以熱點新聞為情境。

【必考模型1］板塊模型

【真題研磨】

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

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

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

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

的彈性勢能笈與形變量X的關系為笈力濟。取重力加速度510m/s；結果可用根式表示。

——5

⑴求木板剛接觸彈簧時速度匕的大小及木板運動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滑動時彈簧的壓縮量在及此時木板速度

%的大小;

⑶已知木板向右運動的速度從L減小到0所用時間為too求木板從速度為七時到之后與物

塊加速度首次相同時的過程中，系統(tǒng)因摩擦轉化的內能D//（用￡表示）O

?審題思維

題眼直

信息轉化

擊

①0、色組成的系統(tǒng)動量守恒

②共速過程中///）的位移即木板運動前右端距彈簧左端的距離

?模型轉化

物塊與木板即聞一:接觸面達到最

將相對滑動.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)動量守恒，則有處％二血+儂）匕

代入數據有匕=1m/s

對@受力分析有當e％4m/s2

則木板運動前右端距彈簧左端的距離有資=2a必

代入數據解得x產0.125m

⑵木板與彈簧接觸以后，

對因、場組成的系統(tǒng)有公=（加+加a共

對儂有色=〃疔1m/s2

當a共二及時物塊與木板之間即將相對滑動,解得此時的彈簧壓縮量涇二0.25m

對倒、吸組成的系統(tǒng)，由動能定理有

一夕稻W（0+%）詔（陰+加說

代入數據有v#m/s

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

塊破的加速度,則當木板與物塊的加速度相同時即彈簧形變量為用時，則說明此時的的速度大

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

解得匕或-2備

則對于陰、色組成的系統(tǒng)有

一3]I說+%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.板塊常見模型

板與塊

2.“四步”解決板塊模型類問題

【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。課桌足夠長且粗糙程度處處相同，象棋子可

視為質點,不計空氣阻力，則（B、C）

象皆'物理課也〃

/）〃〃〃〃〃，〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃^^〃，二〃〃〃〃

A.其他條件不變,力/「越大,象棋子離開課本的速度越大

B.其他條件不變,力歹越大,象棋子離開課本的速度越小

C.其他條件不變，象棋子質量越大,其離開課本的速度越大

D.其他條件不變，象棋子質量越大,其離開課本的速度越小

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4m,以股=4m/s的速度（始終保持不變）順時針

⑵當片37.5N>30N時,物塊能滑離木板，由牛頓第二定律,對木板有

F-〃mgcosa-Mgsina-May

對物塊有〃儂coso-mgsino=ma2

設物塊滑離木板所用的時間為容由運動學公式得

代入數據解得L1.2S

物塊滑離木板時的速度v=a2t

由-2的ino?肝0-/

代入數據解得折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°、長為7=16m的傳送帶,轉動速度大小恒為v=10m/s,在傳送帶頂端A

處無初速度地釋放一個質量為爐0.5kg的物體(可視為質點)，已知物體與傳送帶間的動摩擦

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

⑴傳送帶沿順時針方向轉動時，物體從頂端A滑到底端夕的時間；

⑵傳送帶沿逆時針方向轉動時,物體從頂端A滑到底端〃的時間。

【解析】(1)傳送帶沿順時針方向轉動時，物體相對傳送帶向下運動,則物體所受滑動摩擦力沿

斜面向上,相對傳送帶向下做勻加速運動,根據牛頓第二定律有

唳in37O-Pmgcos37°

則爐外in37°-〃史os37°=2m/s2

根據耳冢得t=4so

⑵傳送帶沿逆時針方向轉動，當物體下滑速度小于傳送帶轉動速度時，物體相對傳送帶向上

運動,則物體所受滑動摩擦力沿傳送帶向下,設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

設當物體運動速度等于傳送帶轉動速度時經歷的時間為二位移為為，則有「尸？二號s二ls

Q110

xda咨=5m<7=16in

21

當物體運動速度等于傳送帶速度瞬間，有〃俗in37°>〃〃蝦os37°,則下一時刻物體相對傳送

帶向下運動,受到傳送帶向上的滑動摩擦力一一摩擦力發(fā)生突變。設當物體下滑速度達到傳送

帶轉動速度時物體的加速度變?yōu)楸P,則

mgsin37°-umgcos37°=滕

及二/in37°-Pgeos37°=2m/s2

%二/一乂=11m

又因為為二小+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?全國甲卷）如圖，水平桌面上固定一光滑U形金屬導軌,其平行部分的間距為

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

強磁場,磁感應強度大小為民一質量為外電阻為R、長度也為，的金屬棒〃靜止在導軌上。

導軌上質量為3勿的絕緣棒0位于P的左側，以大小為K的速度向〃運動并與P發(fā)生彈性碰撞

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

〃在導軌上運動時,兩端與導凱接觸良好，戶與0始終平行。不計空氣阻力。求

⑴金屬棒U滑出導軌時的速度大??；

⑵金屬棒尸在導軌上運動過程中產生的熱量；

⑶與P碰撞后，絕緣棒〃在導軌上運動的時間。

?審題思維

題眼直

信息轉化

擊

①。不導電，不受安培力

②動量守恒和機械能守恒

③離開軌道時速度相等

【失分警示】

絕緣棒。不導電,運動過程中不受安培力。

【解析】（D由于絕緣棒0與金屬棒尸發(fā)生彈性碰撞，以。初速度方向為正方向,根據動量守

恒和機械能守恒可得

33%=3印%+皿^X3227PQ=1X3加j+1聽

聯(lián)立解得%=|出

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

產滑出導軌時的速度大小為分

⑵根據能量守恒有如落的

解得0=端

⑶只。碰撞后，對金屬棒尸分析，

根據動量定理得一應t=avpf-nivp

■F7GA4GBlx

又NA3〒疝=而

聯(lián)立可得產霽

由于。為絕緣棒,無電流通過,做勻速直線運動，

故0運動的時間為金舞

答案：（1）9%（2）“5（3）鬻

【答題要素】

桿軌問題的解題流程

【多維演練】

1.維度:單桿模型

（多選）￡是自感系數很大、電阻不計的線圈，外。是兩個型號相同的小燈泡，假設燈泡電阻為

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，不計金屬棒電阻?，F(xiàn)用水平恒力歹拉著金屬棒由靜止開始向右運動,

右側軌道足夠長，虛線右側空間存在垂直于軌道平面的勻強磁場氐則（B、D）

A.金屬棒。做勻加速直線運動

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€回路中產生的電能

D.a、力燈先同時變亮，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的光滑平行導軌位于豎直向下的勻強磁場中，磁感應強度大小為

1T,將質量均為1kg的導體棒收*垂直放在導軌上，導軌電阻與摩擦均不計,每根導體棒電

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

軌,導體棒運動穩(wěn)定后，下列說法正確的是

（A、D）

A.導體棒"的加速度為5m/s2

B.導體棒”的速度為5m/s

C.回路中感應電動勢為5V

D.流過導體棒"的電流為5A

熱點集訓-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點重合,所有接觸面間的動摩擦因數均相同,最大靜摩擦力等于滑動摩擦

力?，F(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，以恒定速度及逆時針運行。

一小滑塊從斜面頂端由靜止釋放,運動到斜面底端的過程中，其速度隨時間變化的關系圖像可

3.（單桿轉動切割）（多選）如圖,

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

路中的其他電阻忽略不計。導體棒“繞著它的一個端點。以大小為的角速度勻速轉動，。

點恰好為金屬圓環(huán)的圓心,轉動平面內有豎直向上的勻強磁場，導體棒0P轉動過程中始終與

金屬圓環(huán)接觸良好。對導體棒神轉動一周的過程，下列說法正確的是（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.電阻片上產生的焦耳熱為嚕包

D.通過電阻4的電流大小不斷變化

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

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

里的勻強磁場中，金屬棒妝和秘V分別垂直導軌放置在導軌段和c7TLe段上,金屬棒

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

右的初速度，運動過程中兩棒始終沒有離開各自的導軌段，并與導軌接觸良好，其余部分的電

阻均不計，則（B、C）

A.運動過程中金屬棒圖和稱:的加速度大小之比為1:2

B.運動過程中金屬棒圖和稱「所受的安培力的沖量大小之比為2：1

C.運動到速度穩(wěn)定時金屬棒圖和秘V的速度之比為1:2

D.運動到速度穩(wěn)定時金屬棒陽和腑兩端的電壓之比為2：1

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

。的電容器,導軌處在磁感應強度大小為8、方向垂直導軌平面向上的勻強磁場中。質量為勿

的金屬棒