高中物理压轴题综合性强，通常会涉及多个知识模块交叉运用，对学生物理建模能力和逻辑推理能力要求较高^[1]。不少学生面对物理压轴题时难以厘清物理过程、找准研究对象，从而导致解题思路陷入混乱^[2]。对物理压轴题进行分类研究并提炼各类题型解题规律，有助于学生形成系统解题策略以提升解题效率。

1 电磁感应类

例1（2024年浙江选考第19题）某小组探究“法拉第圆盘发电机与电动机的功用”，设计了如图所示装置。飞轮由三根长a=0.8 m的辐条和金属圆环组成，可绕过其中心的水平固定轴转动，不可伸长细绳绕在圆环上，系着质量m=1 kg的物块。飞轮处在方向垂直环面的匀强磁场中，左侧电路通过电刷与转轴和圆环边缘良好接触。已知电源电动势E₀=12 V、内阻r=0.1 Ω、限流电阻R₁=0.3 Ω、飞轮每根辐条电阻R=0.9 Ω，不计其他电阻和阻力损耗。

（1）开关S掷1，“电动机”提升物块匀速上升时，理想电压表示数U=8 V。①判断磁场方向，并求流过R₁的电流I；②求物块匀速上升的速度v。

（2）开关S掷2，物块从静止开始下落，经过一段时间后物块匀速下降的速度与“电动机”匀速提升速度大小相等。①求可调电阻R₂的阻值；②求磁感应强度BB B的大小。

解析 本题的核心在于正确区分“电动机”与“发电机”两种工作状态，并在两种状态下分别建立电路方程与能量方程。

第（1）题：物块匀速上升，飞轮逆时针转动，辐条受安培力方向沿逆时针，由左手定则可判断辐条中电流方向由圆周指向轴心O，进而确定磁场方向垂直纸面向外。由闭合电路欧姆定律：

代入数据解得I=10A。三根辐条并联，等效电阻。利用能量守恒，电动机输入功率等于热功率加机械功率：

代入数据解得v=5 m/s。

第（2）题：物块匀速下落，飞轮转速不变，辐条切割磁感线产生感应电动势，飞轮此时作为“发电机”工作。由于匀速条件相同，安培力与重力平衡关系不变，所需电流，每根辐条的感应电动势E₂=5 V。建立发电机回路方程：

解得R₂=0.2 Ω。再由切割磁感线公式，代入数据解得B=2.5 T。

点评 这道题典型的难点主要有下面三点：第一点是磁场方向的判断得从运动状态开始逆向推理，要先明确飞轮的转向，接着由安培力方向反向推导电流方向，最后用左手定则来确定磁场，逻辑链条不能出现颠倒；第二点是在电动机状态下不能直接用欧姆定律去求速度，必须用能量守恒来建立“电功率＝热功率＋机械功率”的方程，这是这类题目的核心建模思路；第三点是第（2）题的关键在于认识到“匀速条件相同→所需安培力相同→电流相同→感应电动势可求”，以此来打通发电机与电动机两个状态之间的联系。整体的解题思路可以归纳为，判断状态→建立模型→列出方程→逐步求解，这是处理电磁感应综合题的通用思维框架。

2 力学综合类

例2（2025年河南新乡三模）如图所示，水平地面上有一木板M，其左端固定一电磁铁装置P，右端固定一挡板Q，在P的右端有一质量为m的铁质物块N，M、P、Q的总质量为2m。装置P初始时不通电，其右端在受到碰撞瞬间会接通电源产生较强的磁性，能吸紧铁质物块且不再分开。已知P的右端到Q之间的距离为L，N与M接触面光滑，M与地面之间的动摩擦因数为，g取重力加速度。现整个装置在水平外力作用下以恒定速度v₀向右做直线运动，某时刻撤去外力。

（1）撤去外力瞬间，M的加速度大小；

（2）若在M的速度第一次为零之前，N未和Q发生碰撞，求恒定速度v₀的取值范围；

（3）若，N和Q碰撞时没有能量损失，求撤去外力后整个过程M与地面摩擦产生的热量。

解析 本题分三个阶段展开：M减速、N与Q碰撞吸紧、整体继续运动至停止，需逐段分析各阶段的受力与能量关系。

第（1）题：撤去外力瞬间，N与M之间光滑，N不受水平摩擦力，保持原速度v₀匀速运动。M（含P、Q，总质量2m）受地面摩擦力，地面对整体（含N）的支持力为3mg，故摩擦力，对M由牛顿第二定律：

第（2）题：撤去外力后，M做匀减速运动，N做匀速运动，两者相对位移逐渐增大。N与Q发生碰撞所需时间满足，即，解得碰撞时刻。M速度减为零的时刻。要求碰撞在M停止之前未发生，即，解得：

故v₀的取值范围为。

第（3）题：时，过程分两阶段:

第一阶段：撤去外力至N与Q碰撞。M减速，N匀速，由解得碰撞时M的速度：

结合及，可求得碰撞瞬间M的速度，N的速度仍为v₀。

第二阶段：N与Q发生弹性碰撞，碰后P接通电源将N吸紧，N与M合为整体（总质量3m），以共同速度继续运动直至停止。

由能量守恒，全程摩擦产生的热量等于系统初始总动能：

点评 这道题存在三处思维方面的难点。第一处是第（1）题容易错误地把N的重力排除在地面支持力范围之外，要明确N虽然和M是光滑接触，但它仍然压在M上面，地面支持力应该是三者的总重量，摩擦力应按3mg计算，得而非；第二处是第（2）题的临界条件是“碰撞恰好发生在M速度减为零时”，需要同时列出位移方程和时间方程并联立起来求解，不能只凭借位移直接进行估算^[3]；第三处是第（3）题必须完整追踪碰撞后N被吸紧这一关键过程，整体动能最终全部转化成热量，用初始总动能直接求解是最为简洁的路径。整体的解题思路是，先分阶段进行分析，接着逐段列出方程，最后用能量守恒来收尾，这是力学综合题的典型解题框架。

结语

从对典型压轴题进行分析能够看出来，电磁感应类题目重点在于状态判断和模型转换，力学综合类题目重点在于过程追踪以及临界条件的把握，各类题型都遵循“明确过程→建立模型→逐步求解”这样的基本思维逻辑。教学时应当引导学生着重对物理过程进行分析，强化解题思维方面的训练，以此帮助学生突破压轴题存在的难点，提升学生物理学科的核心素养。

参考文献

[1] 戴伟纲. 基于批判性思维培养的高中物理习题教学策略[J].物理教师,2025,46(11):90-93.

[2] 黄磊. 新高考背景下高中物理综合题复习教学探索[J].教育观察,2025,14(29):117-120.

[3] 林松. 高中物理力学解题思路与方法应用[J].教育观察,2024,13(14):7-10.