2025世紀(jì)金榜《高中高考考前》高考物理沖刺考試方法答題技巧高考預(yù)測模型建構(gòu)-高考必考物理模型

PAGE三模型方法篇5類模型方法務(wù)必要破解模型建構(gòu)——高考必考物理模型模型規(guī)律高考動向1.構(gòu)建物理模型:實(shí)際的物理現(xiàn)象和物理規(guī)律都是十分復(fù)雜的,涉及許多因素。抓住主要因素,忽略次要因素,從而突出客觀事物的本質(zhì)特征的過程。2.構(gòu)建模型解題的一般步驟1.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(含彈簧類)、天體運(yùn)動模型、理想氣體模型等等。2.高考必考模型:板塊模型(含傳送帶)、桿軌模型(單桿和雙桿)。3.高考命題導(dǎo)向:各種物理模型隱藏在各種情境中,常見的情境有(1)以生活中常見現(xiàn)象為情境。(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。(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(2024·新課標(biāo)全國卷)如圖,一長度l=1.0m的均勻薄板初始時靜止在一光滑平臺上,薄板的右端與平臺的邊緣O對齊。薄板上的一小物塊從薄板的左端以某一初速度向右滑動,當(dāng)薄板運(yùn)動的距離Δl=l6時,物塊從薄板右端水平飛出①;當(dāng)物塊落到地面時,薄板中心恰好運(yùn)動到O點(diǎn)②。已知物塊與薄板的質(zhì)量相等。它們之間的動摩擦因數(shù)μ=0.3,重力加速度大小g=10m/s2(1)物塊初速度大小及其在薄板上運(yùn)動的時間;(2)平臺距地面的高度。審題思維題眼直擊信息轉(zhuǎn)化①相對滑動過程中物塊勻減速運(yùn)動位移76②物塊飛出后薄板勻速運(yùn)動13模型轉(zhuǎn)化x1=v0t-12amtx2=12amtx1-x2=L【解析】(1)物塊在薄板上做勻減速運(yùn)動的加速度大小為a1=μg=3m/s2,薄板做加速運(yùn)動的加速度a2=μmgm=3m/s2對物塊:l+Δl=v0t-12a1t2對薄板:Δl=12a2t2解得v0=4m/s,t=13(2)物塊飛離薄板后薄板的速度v2=a2t=1m/s。物塊飛離薄板后薄板做勻速運(yùn)動,物塊做平拋運(yùn)動,則當(dāng)物塊落到地面時運(yùn)動的時間為t'=l2-l則平臺距地面的高度h=12gt'2=5答案:(1)4m/s13s(2)5【答題要素】1.板塊常見模型2.“四步”解決板塊模型類問題【多維演練】1.維度:板塊模型如圖,水平桌面上有一薄板,薄板上擺放著小圓柱體A、B、C,圓柱體的質(zhì)量分別為mA、mB、mC,且mA>mB>mC。用一水平外力將薄板沿垂直BC的方向抽出,圓柱體與薄板間的動摩擦因數(shù)均相同,圓柱體與桌面間的動摩擦因數(shù)也均相同。則抽出后,三個圓柱體留在桌面上的位置所組成的圖形可能是圖 (A)2.維度:塊與水平傳送帶(多選)如圖所示,水平傳送帶A、B兩端相距x=4m,以v0=4m/s的速度(始終保持不變)順時針運(yùn)轉(zhuǎn),今將一小煤塊(可視為質(zhì)點(diǎn))無初速度地輕放至A端,由于煤塊與傳送帶之間有相對滑動,會在傳送帶上留下劃痕。已知煤塊與傳送帶間的動摩擦因數(shù)μ=0.4,取重力加速度g=10m/s2,則煤塊從A運(yùn)動到B的過程中 (B、C)A.煤塊從A運(yùn)動到B的時間是2.25sB.煤塊從A運(yùn)動到B的時間是1.5sC.劃痕長度是2mD.劃痕長度是0.5m3.維度:板塊模型某游樂項(xiàng)目裝置簡化如圖,A為固定在地面上的光滑圓弧形滑梯,半徑R=10m,滑梯頂點(diǎn)a與滑梯末端b的高度h=5m,靜止在光滑水平面上的滑板B,緊靠滑梯的末端,并與其水平相切?；遒|(zhì)量M=25kg,一質(zhì)量為m=50kg的游客,從a點(diǎn)由靜止開始下滑,在b點(diǎn)滑上滑板,當(dāng)滑板右端運(yùn)動到與其上表面等高平臺的邊緣時,游客恰好滑上平臺,并在平臺上滑行s=16m停下。游客視為質(zhì)點(diǎn),其與滑板及平臺表面之間的動摩擦因數(shù)均為μ=0.2,忽略空氣阻力,重力加速度g=10m/s2,求:(1)游客滑到b點(diǎn)時對滑梯的壓力大小;(2)滑板的長度L?！窘馕觥?1)設(shè)游客滑到b點(diǎn)時速度為v0,從a到b過程,根據(jù)機(jī)械能守恒mgh=12mv02,解得在b點(diǎn)根據(jù)牛頓第二定律FN-mg=mv02R,解得根據(jù)牛頓第三定律得,游客滑到b點(diǎn)時對滑梯的壓力大小為FN'=FN=1000N(2)設(shè)游客恰好滑上平臺時的速度為v,在平臺上運(yùn)動過程由動能定理得-μmgs=0-12mv2,解得v根據(jù)題意當(dāng)滑板右端運(yùn)動到與其上表面等高平臺的邊緣時,游客恰好滑上平臺,可知該過程游客一直做減速運(yùn)動,滑板一直做加速運(yùn)動,設(shè)加速度大小分別為a1和a2,得a1=μmgm=μg=2m/s2,a2=μmgM根據(jù)運(yùn)動學(xué)規(guī)律,對游客v=v0-a1t,解得t=1s該段時間內(nèi)游客的位移為s1=v+v滑板的位移為s2=12a2t2=2m,根據(jù)位移關(guān)系得滑板的長度為L=s1-s2答案:(1)1000N(2)7m4.維度:塊與傾斜傳送帶如圖所示,傾角為37°、長為l=16m的傳送帶,轉(zhuǎn)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(zhì)量為m=0.5kg的物體(可視為質(zhì)點(diǎn)),已知物體與傳送帶間的動摩擦因數(shù)μ=0.5,取g=10m/s2。求:(sin37°=0.6,cos37°=0.8)(1)傳送帶沿順時針方向轉(zhuǎn)動時,物體從頂端A滑到底端B的時間;(2)傳送帶沿逆時針方向轉(zhuǎn)動時,物體從頂端A滑到底端B的時間?！窘馕觥?1)傳送帶沿順時針方向轉(zhuǎn)動時,物體相對傳送帶向下運(yùn)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(yùn)動,根據(jù)牛頓第二定律有mgsin37°-μmgcos37°=ma,則a=gsin37°-μgcos37°=2m/s2根據(jù)l=12at2得t(2)傳送帶沿逆時針方向轉(zhuǎn)動,當(dāng)物體下滑速度小于傳送帶轉(zhuǎn)動速度時,物體相對傳送帶向上運(yùn)動,則物體所受滑動摩擦力沿傳送帶向下,設(shè)物體的加速度大小為a1,由牛頓第二定律得mgsin37°+μmgcos37°=ma1則有a1=gsin37°+μgcos37°=10m/s2設(shè)當(dāng)物體運(yùn)動速度等于傳送帶轉(zhuǎn)動速度時經(jīng)歷的時間為t1,位移為x1,則有t1=va1=1010s=1s,x1=12a1當(dāng)物體運(yùn)動速度等于傳送帶速度瞬間,有mgsin37°>μmgcos37°,則下一時刻物體相對傳送帶向下運(yùn)動,受到傳送帶向上的滑動摩擦力——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)動速度時物體的加速度變?yōu)閍2,則mgsin37°-μmgcos37°=ma2a2=gsin37°-μgcos37°=2m/s2,x2=l-x1=11m又因?yàn)閤2=vt2+12a2t22,則有10t2解得t2=1s(t2=-11s舍去),所以t總=t1+t2=2s。答案:(1)4s(2)2s必考模型2桿軌模型【真題研磨】典例(2024·全國甲卷)兩根平行長直光滑金屬導(dǎo)軌距離為l,固定在同一水平面(紙面)內(nèi),導(dǎo)軌左端接有電容為C的電容器和阻值為R的電阻。開關(guān)S與電容器并聯(lián);導(dǎo)軌上有一長度略大于l的金屬棒,如圖所示。導(dǎo)軌所處區(qū)域有方向垂直于紙面、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場。開關(guān)S閉合,金屬棒在恒定的外力作用下由靜止開始加速,最后將做速率為v(1)在加速過程中,當(dāng)外力做功的功率等于電阻R熱功率的2倍時,金屬棒的速度大小是多少?(2)如果金屬棒達(dá)到(1)中的速度時斷開開關(guān)S,改變外力使金屬棒保持此速度做勻速運(yùn)動②。之后某時刻,外力做功的功率等于電阻R審題思維題眼直擊信息轉(zhuǎn)化①做勻速直線運(yùn)動時,恒定的外力大小等于安培力②金屬棒勻速運(yùn)動時,電容器不斷充電,電荷量q不斷增大,電路中電流不斷減小,則金屬棒所受安培力不斷減小模型轉(zhuǎn)化導(dǎo)體棒切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢,對電容器充電E=Blv=IR+UC【解析】(1)開關(guān)S閉合后,當(dāng)外力與安培力相等時,金屬棒的速度最大,則F=F安=BIl,由閉合電路歐姆定律I=E金屬棒切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為E=Blv0聯(lián)立可得,恒定的外力為F=B在加速階段,外力的功率為PF=Fv=B2定值電阻的功率為PR=I2R=B2l2v2R,當(dāng)PF=2PR時,即B2l2(2)斷開開關(guān)S,電容器充電,則電容器與定值電阻串聯(lián),則有E=Blv=IR+qC,當(dāng)金屬棒勻速運(yùn)動時,電容器不斷充電,電荷量q不斷增大,電路中電流不斷減小,則金屬棒所受安培力F安=BIl不斷減小,而外力的功率PF=Fv=BIlv,定值電阻功率PR=I2當(dāng)PF=2PR時有BIlv=2I2R可得IR=Blv根據(jù)E=Blv=IR+qC可得此時電容器兩端電壓為UC=qC=Blv2=14Blv0,從開關(guān)斷開到此刻外力所做的功為W=ΣBIl(v·Δt)=BlvΣI·Δt=Blvq,其中q=CBlv答案:(1)v02(2)Bl【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)L是自感系數(shù)很大、電阻不計(jì)的線圈,a、b是兩個型號相同的小燈泡,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c與軌道接觸良好,不計(jì)金屬棒電阻。現(xiàn)用水平恒力F拉著金屬棒由靜止開始向右運(yùn)動,右側(cè)軌道足夠長,虛線右側(cè)空間存在垂直于軌道平面的勻強(qiáng)磁場B,則(B、D)A.金屬棒c做勻加速直線運(yùn)動B.金屬棒c的最終速度大小為FRC.力F所做的功將全部變?yōu)檎麄€回路中產(chǎn)生的電能D.a、b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,在水平面內(nèi)有平行的傾斜導(dǎo)軌MN和PQ,不計(jì)電阻,在其上垂直于導(dǎo)軌方向放置著兩根金屬棒ab和cd,整個裝置處在垂直于導(dǎo)軌向下的勻強(qiáng)磁場中(磁場圖中未畫出),金屬棒恰好保持靜止。已知最大靜摩擦力大小等于滑動摩擦力,下列判斷正確的是 (B、C)A.若給金屬棒ab一個沿導(dǎo)軌向下的初速度,最終兩棒都會停下來B.若給金屬棒ab一個沿導(dǎo)軌向下的初速度,最終兩棒以共同速度運(yùn)動C.若給ab棒一個沿導(dǎo)軌向下的恒力F作用,最終兩棒速度不同而加速度相同D.若給ab棒一個沿導(dǎo)軌向下的恒力F作用,最終兩棒分別以大小不等的速度勻速運(yùn)動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,所有接觸面間的動摩擦因數(shù)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F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.☆☆☆(傳送帶與彈簧)(多選)如圖甲所示,一足夠長的水平傳送帶以某一恒定速度順時針轉(zhuǎn)動,一根輕彈簧一端與豎直墻面連接,另一端與工件不拴接。用工件將彈簧壓縮一段距離后置于傳送帶最左端無初速度釋放,工件向右運(yùn)動受到的摩擦力Ff隨位移x變化的關(guān)系如圖乙所示,x0、Ff0為已知量,則下列說法正確的是(工件與傳送帶間的動摩擦因數(shù)處處相等) (B、D)A.工件在傳送帶上先做加速運(yùn)動,后做減速運(yùn)動B.工件向右運(yùn)動2x0后與彈簧分離C.彈簧的勁度系數(shù)為FD.整個運(yùn)動過程中摩擦力對工件做功為0.75Ff0x03.☆☆☆(單桿轉(zhuǎn)動切割)(多選)如圖,水平金屬圓環(huán)的半徑為L,勻質(zhì)導(dǎo)體棒OP的長度也為L,導(dǎo)體棒OP、電阻R1的阻值都為R0,電路中的其他電阻忽略不計(jì)。導(dǎo)體棒OP繞著它的一個端點(diǎn)O以大小為ω的角速度勻速轉(zhuǎn)動,O點(diǎn)恰好為金屬圓環(huán)的圓心,轉(zhuǎn)動平面內(nèi)有豎直向上的勻強(qiáng)磁場,導(dǎo)體棒OP轉(zhuǎn)動過程中始終與金屬圓環(huán)接觸良好。對導(dǎo)體棒OP轉(zhuǎn)動一周的過程,下列說法正確的是 (B、C)A.電阻R1中的電流方向由a指向bB.電阻R1兩端的電壓為14BL2C.電阻R1上產(chǎn)生的焦耳熱為πD.通過電阻R1的電流大小不斷變化4.☆☆☆(導(dǎo)體棒在磁場中的運(yùn)動)如圖所示,水平面上固定一光滑金屬導(dǎo)軌ABCDE,AB、DE電阻不計(jì),BC、CD單位長度電阻λ=1Ω/m,BC與CD長度相等,以O(shè)為原點(diǎn)水平向右建立x坐標(biāo)軸,恰好過C,導(dǎo)軌關(guān)于x軸對稱,已知x1=3.6m,x2=4.4m,θ=37°,導(dǎo)軌處于垂直導(dǎo)軌平面向下的勻強(qiáng)磁場中,磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1T?，F(xiàn)有一略長于導(dǎo)軌間距的直導(dǎo)體棒FG以初速度v0=2m/s從原點(diǎn)O出發(fā)水平向右運(yùn)動,已知直導(dǎo)體棒FG質(zhì)量m=0.72kg,單位長度電阻λ=1Ω/m。求:(1)初始時刻直導(dǎo)體棒上產(chǎn)生的電動勢;(2)直導(dǎo)體棒FG停止運(yùn)動瞬間的位置x3;(3)若給直導(dǎo)體棒施加外力使其能始終以v0從原點(diǎn)運(yùn)動至x2,求在此運(yùn)動過程中直導(dǎo)體棒上產(chǎn)生的焦耳熱?！窘馕觥?1)由幾何知識得,直導(dǎo)體棒有效長度為L=2(x2-x1)tanθ=1.2m初始時刻直導(dǎo)體棒產(chǎn)生的電動勢為E=BLv0=2.4V(2)假設(shè)直導(dǎo)體棒最終停在0~x1區(qū)域,由動量定理得-BILΔt=0-mv0又q=IΔt=BLΔxR,回路中總電阻為R=Lλ+2(聯(lián)立可得x3=Δx=3.2m由于x3<x1