2024年高考物理总复习第三部分模型方法篇模型建构-高考必考物理模型

三模型方法篇5类模型方法务必要破解

模型建构一一高考必考物理模型

模型规律高考动向

L常见物理模型:板块模型（含传送带:、轻杆轻

绳模型、杆轨模型（单杆和双杆）、连接体模型

1.构建物理模型:实际的物理现象和物理（含弹簧类：）、天体运动模型、理想气体模型等

规律都是十分复杂的，涉及许多因素。抓等。

住主要因素，忽略次要因素，从而突出客2.高考必考模型:板块模型（含传送带）、杆轨模

观事物的本质特征的过程。型（单杆和双杆）。

2.构建模型解题的一般步骤3.高考命题导向：各种物理模型隐藏在各种情

境中,常见的情境有

一视《理情境H构建电理模型H型化为学学问题｝T还原为型理结论）

［一扇题］［函数关系］（牛扁律］

高新科技弹费、地［儿而灵系J功能关系（1）以生活中常见现象为情境。

［新一热点J〔体、绳杆制〔冲一动新J

（2）以科技前沿为情境,如航空航天事业发展。

（3）以体育赛事为情境，如夏季、冬季奥运会。

（4）以热点新闻为情境。

【必考模型1］板块模型

【真题研磨】

【典例】（2023•辽宁选择考）如图，质量加尸1kg的木板静止在光滑水平地面上①，右侧的竖直

墙面固定一劲度系数A-20N/m的轻弹簧,弹簧处于自然状态。质量股二4kg的小物块以水平

向右的速度m/s滑上木板左端，两者共速时木板恰好与弹簧接触久木板足够长,物块与

木板间的动摩擦因数”0.I,最大静摩擦力等于滑动摩擦力。弹簧始终处在弹性限度内，弹簧

的弹性势能笈与形变量X的关系为笈力济。取重力加速度510m/s；结果可用根式表示。

——5

⑴求木板刚接触弹簧时速度匕的大小及木板运动前右端距弹簧左端的距离乂；

⑵求木板与弹簧接触以后,物块与木板之间即将相对滑动时弹簧的压缩量在及此时木板速度

%的大小;

⑶已知木板向右运动的速度从L减小到0所用时间为too求木板从速度为七时到之后与物

块加速度首次相同时的过程中，系统因摩擦转化的内能D//（用£表示）O

♦审题思维

题眼直

信息转化

击

①0、色组成的系统动量守恒

②共速过程中///）的位移即木板运动前右端距弹簧左端的距离

♦模型转化

物块与木板即闻一:接触面达到最

将相对滑动.I濡I大静摩擦力

【解析】⑴由于地面光滑,则得、生组成的系统动量守恒，则有处％二血+侬）匕

代入数据有匕=1m/s

对@受力分析有当e％4m/s2

则木板运动前右端距弹簧左端的距离有资=2a必

代入数据解得x产0.125m

⑵木板与弹簧接触以后，

对因、场组成的系统有公=（加+加a共

对侬有色=〃疔1m/s2

当a共二及时物块与木板之间即将相对滑动,解得此时的弹簧压缩量泾二0.25m

对倒、吸组成的系统，由动能定理有

一夕稻W（0+%）诏（阴+加说

代入数据有v#m/s

⑶木板从速度为助时到之后与物块加速度首次相同时的过程中，由于木板®的加速度大于物

块破的加速度,则当木板与物块的加速度相同时即弹簧形变量为用时，则说明此时的的速度大

小为匕,共用时210,且四一直受滑动摩擦力作用，则对为有一〃侬醉友二久匕-圾/

解得匕或-2备

则对于阴、色组成的系统有

一3]I说+%诏*5+而避

D片一叫

联立有△U=4W犷84

答案:⑴1m/s0.125m(2)0.25mym/s

⑶4百友-8M

【答题要素】

1.板块常见模型

板与块

2.“四步”解决板块模型类问题

【多维演练】

1.维度:板块模型

（多选）如图所示,某兴趣小组将一象棋子放在静置于水平课桌上的物理课本上面中央，并用

水平恒力厂作用于课本，将其从象棋子下方抽出。课桌足够长且粗糙程度处处相同，象棋子可

视为质点,不计空气阻力，则（B、C）

象皆'物理课也〃

/）〃〃〃〃〃，〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃^^〃，二〃〃〃〃

A.其他条件不变,力/「越大,象棋子离开课本的速度越大

B.其他条件不变,力歹越大,象棋子离开课本的速度越小

C.其他条件不变，象棋子质量越大,其离开课本的速度越大

D.其他条件不变，象棋子质量越大,其离开课本的速度越小

2.维度:块与水平传送带

（多选）如图所示，水平传送带46两端相距产4m,以股=4m/s的速度（始终保持不变）顺时针

⑵当片37.5N>30N时,物块能滑离木板，由牛顿第二定律,对木板有

F-〃mgcosa-Mgsina-May

对物块有〃侬coso-mgsino=ma2

设物块滑离木板所用的时间为容由运动学公式得

代入数据解得L1.2S

物块滑离木板时的速度v=a2t

由-2的ino•肝0-/

代入数据解得折0.9mo

答案：(1)20N<^30N

⑵能滑离1.2s0.9m

4.维度:块与倾斜传送带

如图所示,倾角为37°、长为7=16m的传送带,转动速度大小恒为v=10m/s,在传送带顶端A

处无初速度地释放一个质量为炉0.5kg的物体(可视为质点)，已知物体与传送带间的动摩擦

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

⑴传送带沿顺时针方向转动时，物体从顶端A滑到底端夕的时间；

⑵传送带沿逆时针方向转动时,物体从顶端A滑到底端〃的时间。

【解析】(1)传送带沿顺时针方向转动时，物体相对传送带向下运动,则物体所受滑动摩擦力沿

斜面向上,相对传送带向下做匀加速运动,根据牛顿第二定律有

唳in37O-Pmgcos37°

则炉外in37°-〃史os37°=2m/s2

根据耳冢得t=4so

⑵传送带沿逆时针方向转动，当物体下滑速度小于传送带转动速度时，物体相对传送带向上

运动,则物体所受滑动摩擦力沿传送带向下,设物体的加速度大小为句，由牛顿第二定律得

娱in370+pmgcos370二峋

则有a二的in37°+〃舐os37°=10m/s2

设当物体运动速度等于传送带转动速度时经历的时间为二位移为为，则有「尸？二号s二ls

Q110

xda咨=5m<7=16in

21

当物体运动速度等于传送带速度瞬间，有〃俗in37°>〃〃虾os37°,则下一时刻物体相对传送

带向下运动,受到传送带向上的滑动摩擦力一一摩擦力发生突变。设当物体下滑速度达到传送

带转动速度时物体的加速度变为盘,则

mgsin37°-umgcos37°=滕

及二/in37°-Pgeos37°=2m/s2

%二/一乂=11m

又因为为二小+拉片

则有10^^11

解得七二1s（r2=-iis舍去）

所以Z总二。十年2So

答案：（1）4S（2）2S

【必考模型2】杆轨模型

【真题研磨】

【典例】（2023•全国甲卷）如图，水平桌面上固定一光滑U形金属导轨,其平行部分的间距为

7,导轨的最右端与桌面右边缘对齐,导轨的电阻忽略不计。导轨所在区域有方向竖直向上的匀

强磁场,磁感应强度大小为民一质量为外电阻为R、长度也为，的金属棒〃静止在导轨上。

导轨上质量为3勿的绝缘棒0位于P的左侧，以大小为K的速度向〃运动并与P发生弹性碰撞

②,碰撞时间很短。碰撞一次后，尸和0先后从导轨的最右端滑出导轨,并落在地面上同一地点③。

〃在导轨上运动时,两端与导凯接触良好，户与0始终平行。不计空气阻力。求

⑴金属棒U滑出导轨时的速度大小；

⑵金属棒尸在导轨上运动过程中产生的热量；

⑶与P碰撞后，绝缘棒〃在导轨上运动的时间。

♦审题思维

题眼直

信息转化

击

①。不导电，不受安培力

②动量守恒和机械能守恒

③离开轨道时速度相等

【失分警示】

绝缘棒。不导电,运动过程中不受安培力。

【解析】（D由于绝缘棒0与金属棒尸发生弹性碰撞，以。初速度方向为正方向,根据动量守

恒和机械能守恒可得

33%=3印%+皿^X3227PQ=1X3加j+1听

联立解得%=|出

由题知,碰撞一次后,尸和0先后从导轨的最右端滑出导轨,并落在地面上同一地点,则金属棒

产滑出导轨时的速度大小为分

⑵根据能量守恒有如落的

解得0=端

⑶只。碰撞后，对金属棒尸分析，

根据动量定理得一应t=avpf-nivp

■F7GA4GBlx

又NA3〒疝=而

联立可得产霁

由于。为绝缘棒,无电流通过,做匀速直线运动，

故0运动的时间为金舞

答案：（1）9%（2）“5（3）鬻

【答题要素】

杆轨问题的解题流程

【多维演练】

1.维度:单杆模型

（多选）£是自感系数很大、电阻不计的线圈，外。是两个型号相同的小灯泡，假设灯泡电阻为

R不变,如图所示接入电路中,在图示虚线的右侧区域接入两平行光滑轨道,轨道间距为d,金

属棒。与轨道接触良好，不计金属棒电阻。现用水平恒力歹拉着金属棒由静止开始向右运动,

右侧轨道足够长，虚线右侧空间存在垂直于轨道平面的匀强磁场氐则（B、D）

A.金属棒。做匀加速直线运动

B.金属棒c的最终速度大小为，、

C.力/所做的功将全部变为整个回路中产生的电能

D.a、力灯先同时变亮，后a灯逐渐变暗至熄灭

2.维度:双杆模型

（多选）如图所示,宽度为1m的光滑平行导轨位于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度大小为

1T,将质量均为1kg的导体棒收*垂直放在导轨上，导轨电阻与摩擦均不计,每根导体棒电

阻为1Qo现给导体棒"施加大小为10N的平行于导轨的外力，导体棒"、"始终垂直于导

轨,导体棒运动稳定后，下列说法正确的是

（A、D）

A.导体棒"的加速度为5m/s2

B.导体棒”的速度为5m/s

C.回路中感应电动势为5V

D.流过导体棒"的电流为5A

热点集训-提技能

1.（板块模型）（多选）如图所示,5颗完全相同的象棋棋子整齐叠放在水平面上,第5颗棋子最

左端与水平面上的a点重合,所有接触面间的动摩擦因数均相同,最大静摩擦力等于滑动摩擦

力。现将水平向右的恒力作用在第3颗棋子上，恒力作用一小段时间后,五颗棋子的位置情

况可能是（A、D）

2（块与倾斜传送带）（多选）如图所示,传送带倾角为。，表而粗糙，以恒定速度及逆时针运行。

一小滑块从斜面顶端由静止释放,运动到斜面底端的过程中，其速度随时间变化的关系图像可

3.（单杆转动切割）（多选）如图,

水平金属圆环的半径为£,匀质导体棒”的长度也为L,导体棒0P、电阻R、的阻值都为氐,电

路中的其他电阻忽略不计。导体棒“绕着它的一个端点。以大小为的角速度匀速转动，。

点恰好为金属圆环的圆心,转动平面内有竖直向上的匀强磁场，导体棒0P转动过程中始终与

金属圆环接触良好。对导体棒神转动一周的过程，下列说法正确的是（B、C）

卜

----\b

A.电阻片中的电流方向由£指向b

B.电阻用两端的电压为切炉3

4

C.电阻片上产生的焦耳热为噜包

D.通过电阻4的电流大小不断变化

4.（双杆模型）（多选）如图，水平面内固定着足够长的光滑平行导轨abcd-abfcd\ab~a'b'

导轨宽度是。止。'/导轨宽度的2倍，c±c'd'导轨宽度为L,导轨处于方向垂直于轨道平面向

里的匀强磁场中，金属棒妆和秘V分别垂直导轨放置在导轨段和c7TLe段上,金属棒

〃。和桃V的质量之比为2：1,长度分别为2Z和£,两金属棒电阻均为凡现给金属棒.JW一个向

右的初速度，运动过程中两棒始终没有离开各自的导轨段，并与导轨接触良好，其余部分的电

阻均不计，则（B、C）

A.运动过程中金属棒图和称:的加速度大小之比为1:2

B.运动过程中金属棒图和称「所受的安培力的冲量大小之比为2：1

C.运动到速度稳定时金属棒图和秘V的速度之比为1:2

D.运动到速度稳定时金属棒阳和腑两端的电压之比为2：1

5（单杆模型）如图甲所示,两平行长直光滑金属导轨水或放置.，间距为£,左端连接一个电容为

。的电容器,导轨处在磁感应强度大小为8、方向垂直导轨平面向上的匀强磁场中。质量为勿

的金属棒