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四、物理情境题破译法
高考试题从原来的解题到现在的解决问题，出现的情境题越来越多，题目情境来源于生活、生产、体育运
动、科技，无情境不命题。我们分析物理情境题时，可以从以下几个方面进行研究分析。
1.仔细读题，构建物理模型
明确题中所给的物理情境要解决的问题，仔细分析该情境描述的研究对象。经历了什么过程？受哪些
作用力？分析运动性质，遵循哪些规律？将此问题和学过的知识相关联，在大脑中调出所学过的关于这个
问题所涉及的物理知识。
2.挖掘破题关键解决实际问题，根据题目展示的物理情境，建立好物理模型之后，再看看我们需要解决什
么问题，然后再次回到题目所给的信息中去挖掘破题关键信息，进行二次读题，最终查看问题是否得到解
决。
3.还有一些情境题为假情境，戴着情境的帽子，把这几句信息去掉对解题无影响，这样的题可以去掉情境，
从中直接找出关键信息即可。
例1 (2024·广东肇庆市三模)我国的特高压直流输电是中国在高端制造领域领先世界的一张“名
片”，特别适合远距离输电，若直流高压线掉到地上时，它就会向大地输入电流，并且以高压线
与大地接触的那个位置为圆心，形成一簇如图所示的等差等势线同心圆，A、B、C、D是等势线上
的四点，当人走在地面上时，如果形成跨步电压就会导致两脚有电势差而发生触电事故，则( )A.电势的大小为φ >φ =φ >φ
C B D A
B.电场强度的大小为E >E =E >E
A B D C
C.人从B沿着圆弧走到D会发生触电
D.AB间距离等于2倍BC间距离
解题指导
物理
高压直流输电时，直流高压线掉落到地上
情境
解决 各点的电势高低、电场强度大小、人会不会触
问题 电
关联 等差等势面、电场线与等势面的关系、电势差
知识 与电场强度关系
直流高压线掉落到地上时，会向大地输入电
流，高压线与大地的电势高低关系是怎样的，
等压等势线内外电势高低关系是怎样的，画出
情境
电场线，A、B、C、D处电场线的疏密程度可
破译
U U
判断电场强度关系；由E= 可知，d= 在匀
d E
强电场中与非匀强电场中怎样应用
答案 B
解析 高压线掉到地上时，它就会向大地输入电流，圆心处的电势最高，向外越来越低，电势的大小为
φ >φ =φ >φ ，故A错误；
A B D C
电场强度看等差等势线的疏密，由题图可知电场强度的大小为E >E =E >E ，故B正确；
A B D C
B和D在同一条等势线上，人从B沿着圆弧走到D不会发生触电，故C错误；
U
AB的平均电场强度大于BC的平均电场强度，AB的电势差等于BC电势差的2倍，根据E= 可以定性判
d
断出AB间距离小于2倍BC间距离，故D错误。
例2 国产科幻大片《流浪地球2》中的“太空电梯”给观众带来了强烈的视觉震撼。如图所示，
“太空电梯”由地面基站、缆绳、箱体、同步轨道上的空间站和配重组成，缆绳相对地面静止，
箱体可以沿缆绳将人和货物从地面运送到空间站。下列说法正确的是( )A.地面基站可以建设在青藏高原上
B.配重的线速度小于同步空间站的线速度
C.箱体在上升过程中受到地球的引力越来越小
D.若同步空间站和配重间的缆绳断开，配重将做向心运动
解题指导
物理
《流浪地球2》中的“太空电梯”
情境
建设“太空电梯”，由地面基站、缆绳、箱
解决 体、同步轨道上的空间站和配重组成，缆绳相
问题 对地面静止，利用箱体可以沿缆绳将人和货物
从地面运送到空间站
关联 圆周运动线速度与角速度关系，圆周运动动力
知识 学分析，向心运动、离心运动
读图可知，空间站处于同步轨道上，和地球自
转同步，角速度相同，若无配重，地球对其引
Mm
力提供向心力G =mω2r ，缆绳恰无张
r 2 空
空
情境 力；箱体可以沿缆绳将人和货物从地面运送到
破译 空间站，缆绳对箱体提供向上拉力，对空间站
向下拉影响空间站的安全；配重在同步轨道
Mm Mm
外，引力不足以提供向心力G <G ，
r 2 r 2
配 空
缆绳提供拉力，处于绷紧状态
答案 C
解析 由题意可知，整个同步轨道一定在地球赤道正上方，因此地面基站不可以建设在青藏高原上，A错
误；由太空电梯的结构可知，配重与同步空间站的角速度相同，由v=ωr可知，空间站的轨道半径小于配
Mm
重的轨道半径，因此配重的线速度大于同步空间站的线速度，B错误；由F=G 可知，箱体在上升过程
r2
中受到地球的引力随距离r的增加而减小，C正确；由题意可知，空间站和配重都做匀速圆周运动，若缆Mm Mm
绳断开，配重与地球间的万有引力则有F'=G <G =mω2r <mω2r ，即地球对配重的万有引力小于
r 2 r 2 空 配
配 空
配重做圆周运动的向心力，因此配重会做离心运动，D错误。
例3 (2024·山东烟台市三模)中国古代建筑的门闩凝结了劳动人民的智慧。如图是一种竖直门闩的
原理图：当在水平槽内向右推动下方木块A时，使木块B沿竖直槽向上运动，方可启动门闩。水
平槽、竖直槽内表面均光滑，A、B间的接触面与水平方向成45°角，A、B间的动摩擦因数为
0.2，且最大静摩擦力等于滑动摩擦力。已知B的质量为m，重力加速度大小为g。为了使门闩刚
好能被启动，则施加在A上的水平力F最小应为( )
1 3 5 2
A. mgB. mgC. mgD. mg
2 2 2 3
解题指导
物理
中国古代建筑的门闩
情境
解决
为了启动门闩，施加在A上的最小水平力
问题
关联
受力分析，共点力平衡的临界问题
知识
A、B恰好发生滑动，摩擦力恰好达到最大静
情境 摩擦力，且等于滑动摩擦力F=μF ，对A、B
f N
破译 进行受力分析，沿运动方向列平衡方程，解出
水平推力的最小值
答案 B
解析 对A、B受力分析如图所示
门闩刚好启动时，对A水平方向上
F=F sin 45°+Fcos 45°
N f
对B在竖直方向上
F cos 45°=mg+Fsin 45°
N fA、B间最大静摩擦力为
F=μF
f N
则施加在A上的水平力F最小应为
3
F= mg，故选B。
2
例4 (多选)(2024·浙江省三校联考)如图所示，是用磁聚焦法测某种离子比荷的一种装置。离子以
很小的速度从a板小孔进入加速电场，从b板小孔O'水平向右射出，进入一个极板很短、加有不大
的交流电压的电容器。不同时刻通过电容器的离子获得不同的横向速度，然后进入由线圈产生的
匀强磁场，这些离子在磁场中沿不同的螺旋线运动，调节通过线圈的电流改变磁感应强度B，使它
们经过一个周期刚好聚焦于荧光屏上的O点，测出有关数据即可得到比荷。下列说法正确的有(
)
A.测量原理用到离子在磁场中圆周运动的周期与速度无关这一性质
B.同时刻进入电容器中的离子运动轨迹相同
C.线圈产生的磁场方向必须水平向右
D.电容器上所加电压也可以是恒定电压
解题指导
物理
磁聚焦法测某种离子比荷
情境
解决 测离子的比荷，改变电容器电压为恒定电压是
问题 否可行
关联 带电粒子在磁场中的旋进运动，带电粒子在磁
知识 场中做圆周运动的周期公式
离子在a、b间做匀加速直线运动获得一个沿
O'O方向的速度v ，在电容器中获得一个横向
0
速度，且不同时刻进入电容器的离子，横向速
情境
度不同，在垂直于O'O的平面内做匀速圆周
破译
2πm
运动，一个周期回到O'O，由l=v T，T=
0 qB
，可得到离子的比荷
答案 ABv 2 mv 2πr 2πm
解析 离子在磁场中做圆周运动时，由qv B=m ⊥ ，可得r= ⊥ ，则周期为T= = ，可知测量
⊥ r qB v qB
⊥
原理用到离子在磁场中圆周运动的周期与速度无关这一性质，故A正确；
同时刻进入电容器中的离子，离开电容器进入磁场时的速度相同，所以离子运动轨迹相同，故B正确；
线圈产生的磁场方向不一定要水平向右，也可以水平向左，故C错误；
电容器上所加电压不可以是恒定电压，因为如果是恒定电压，将使得不同时刻进入电容器的离子，离开电
容器进入磁场时的速度相同，所有离子的运动轨迹都相同，故D错误。
例5 (多选)(2024·广西梧州市模拟)2024年5月1日“福建号”航空母舰首次海试引起国人极大关
注，其采用先进的电磁弹射技术，使战机的出动效率大大提升。如图所示，电源电动势为E，内阻
忽略不计，电容器的电容为C，足够长的光滑水平平行导轨M、N间距为L，导轨间有磁感应强度
为B的匀强磁场，质量为m，电阻为R的金属滑块垂直放置于导轨的滑槽内处于静止状态，并与
两导轨接触良好。单刀双掷开关先打向a，电源给电容器充电，充电完毕后再打向b，电容器放电，
金属滑块在安培力的作用下发射出去。不计其他阻力和电阻，下列说法正确的是( )
A.滑块达到最大速度时，电容器放电结束，极板电荷量为零
CmE
B.滑块从开始运动到最大速度的过程中流过它的电荷量为
CB2L2+m
C.该过程中，安培力对滑块的冲量等于滑块动量的变化
CEBL
D.滑块能达到的最大速度为
CB2L2+m
解题指导
物理
电磁弹射技术
情境
解决 滑块获得的最大速度，加速过程中通过滑块的
问题 电荷量，放电结束后极板电荷量
关联 电容器放电动力学问题、动生电动势、法拉第
知识 电磁感应定律、电路中的电流分析、动量定理
情境 电容器放电，金属滑块产生电流受安培力向右
破译 加速，金属滑块切割磁感线产生感应电动势，
电容器放电电荷量减少，电压降低，电路中电
E-BLv
流I= ，可知速度增大，电流减小，加
R
速度a减小，滑块做加速度减小的加速运动，
最终做匀速运动，此时I=0，v最大，对滑块BILΔt=mv ，IΔt=ΔQ，ΔQ=CΔU，ΔU=E-BLv
m m
可得滑块最终速度
答案 BCD
解析 电容器放电过程，极板间电压减小，滑块向右运动产生感应电动势为BLv
当极板间电压减至E'时，滑块达到最大速度，电容器不再放电，但极板电荷量不为零，故A错误；
ΔQ
根据C= ，可得ΔQ=C(E-BLv )
ΔU m
由动量定理，可得BILΔt=mv
m
又IΔt=ΔQ
CmE
联立解得ΔQ=
CB2L2+m
CEBL
v = ，故B、D正确；
m CB2L2+m
根据上述分析可知该过程中，安培力对滑块的冲量等于滑块动量的变化，故C正确。
例6 (2024·山东济宁市三模)某旋转喷灌机进行农田喷灌的示意图如图所示，喷口出水速度的方向
可调节。该喷灌机的最大功率为P=2 000 W，喷灌机所做功的75%转化为水的动能，喷口的横截面
积S=30 cm2，水的密度ρ=1×103 kg/m3，重力加速度g=10 m/s2，π=3.14，喷口距离地面的高度
h=0.55 m，忽略空气阻力，不考虑供水水压对水速的影响。求：
(1)喷灌机的最大喷水速度v；
(2)喷口出水速度方向与水平面夹角θ=30°时，该喷灌机的最大喷灌面积S (保留三位有效数字)。
m
解题指导
物理
旋转喷灌机
情境
求喷灌机的最大喷水速度；喷口出水速度方向
解决
与水平面夹角θ=30°时求喷灌机的最大喷灌面
问题
积S
m
关联
能量守恒定律，斜抛运动
知识
喷灌机的最大功率为2 000 W，喷灌机所做的
情境
功75%转化为水的动能，喷口的横截面积
破译
1
S=30 cm2，可知75%PΔt= Δmv2，
2Δm=ρSv Δt，可得最大速度；当喷口出水速度
0
方向与水平面夹角θ=30°时，水做斜抛运动，
当功率最大时，水的水平位移最远，以此为半
径的圆内任何位置都可以被喷灌，所以该喷灌
机最大喷灌面积是这个圆的面积，由斜抛运动
的规律求出最大水平位移，从而解得最大喷灌
面积
答案 (1)10 m/s (2)285 m2
解析 (1)设在Δt时间内从喷口处喷出水的质量为Δm，则Δm=ρSvΔt
1
由能量关系75%PΔt= Δmv2
2
解得v=10 m/s
(2)喷口出水速度方向与水平面夹角θ=30°时，则
1
-h=vsin 30°·t- gt2
2
x=vcos 30°·t
该喷灌机的最大喷灌面积S =πx2
m
解得S ≈285 m2
m
例7 (2023·浙江1月选考·17)某探究小组设计了一个报警装置，其原理如图所示。在竖直放置的圆
柱形容器内用面积S=100 cm2、质量m=1 kg的活塞密封一定质量的理想气体，活塞能无摩擦滑动。
开始时气体处于温度T =300 K、活塞与容器底的距离h =30 cm的状态A。环境温度升高时容器内
A 0
气体被加热，活塞缓慢上升d=3 cm恰好到达容器内的卡口处，此时气体达到状态B。活塞保持不
动，气体被继续加热至温度T =363 K的状态C时触动报警器。从状态A到状态C的过程中气体内
C
能增加了ΔU=158 J。取大气压p =0.99×105 Pa，g=10 m/s2，求气体
0
(1)在状态B的温度；
(2)在状态C的压强；
(3)由状态A到状态C过程中从外界吸收热量Q。
解题指导
探究小组设计了一个温度报警装置
物理情境
解决
达到预设温度报警装置报警
问题
关联
查理定理，盖—吕萨克定律，热力学第一定律
知识
活塞能无摩擦滑动，活塞缓慢上升d=3 cm恰
好到达容器内的卡口处，此时气体达到状态
B，经历什么过程；活塞保持不动，气体被继
情境 续加热至温度T =363 K的状态C时触动报警
C
破译 器，经历什么过程；从状态A到状态C的过程
中气体内能增加了ΔU=158 J，求由状态A到状
态C过程中从外界吸收热量Q，考虑热力学第
一定律，气体对外做功情况
答案 (1)330 K (2)1.1×105 Pa (3)188 J
V V
A B
解析 (1)根据题意可知，气体由状态A变化到状态B的过程中，封闭气体的压强不变，则有 =
T T
A B
V
B
解得T = T =330 K
B V A
A
p p
B C
(2)根据题意可知，气体由状态B变化到状态C的过程中，气体的体积不变，则有 =
T T
B C
mg
p =p + =1×105 Pa
B 0 S
T
C
解得p = p =1.1×105 Pa
C T B
B
(3)根据题意可知，从状态A到状态C的过程中气体对外做功，则W =-p ΔV=-30 J
0 B
由热力学第一定律有ΔU=W +Q
0
解得Q=ΔU-W =188 J。
0
q
例8 (2024·重庆卷·14)有人设计了一种粒子收集装置。如图所示，比荷为 的带正电的粒子，由
m
固定于M点的发射枪，以不同的速率射出后，沿射线MN方向运动，能收集各方向粒子的收集器
固定在MN上方的K点，O在MN上，且KO垂直于MN。若打开磁场开关，空间将充满磁感应强
度大小为B，方向垂直于纸面向里的匀强磁场，速率为v 的粒子运动到O点时，打开磁场开关，
0
该粒子全被收集，不计粒子重力，忽略磁场突变的影响。(1)求OK间的距离；
(2)速率为4v 的粒子射出瞬间打开磁场开关，该粒子仍被收集，求MO间的距离；
0
(3)速率为4v 的粒子射出后，运动一段时间再打开磁场开关，该粒子也能被收集。以粒子射出的时
0
刻为计时0点。求打开磁场的那一时刻。
解题指导
物理
粒子收集器
情境
解决 粒子收集器放置在距O点的距离，发射枪距O
问题 点距离，打开磁场的时刻
关联
带电粒子在有界匀强磁场中的运动
知识
速率为v 的粒子在O点时打开磁场，粒子被
0
在K处的收集器收集，由OK⊥MN可知粒子
做了半个圆周，OK=2r；速度为4v 的粒子射
0
出瞬间打开磁场开关，粒子仍被收集，画出粒
子轨迹，连半径，找圆心，找几何关系确定
情境 MO的距离；当速率为4v 的粒子射出后运动
0
破译 一段时间后再打开磁场开关，粒子也能被收
集，说明粒子运动一个优弧后到达粒子收集
器，可使轨迹圆相切于MN向右移动，使轨迹
圆上的某点与K相交，确定N点位置，画出
此时轨迹圆，连半径，找关系，确定MN的距
离，从而确定打开磁场开关的时刻
2mv 2√3mv √3m
答案 (1) 0 (2) 0 (3)
qB qB qB
解析 (1)当粒子到达O点时打开磁场开关，粒子做匀速圆周运动，轨迹如图①所示
设半径为r ，OK=2r
1 1
v 2
由洛伦兹力提供向心力得qv B=m 0
0 r
1
2mv
解得OK= 0
qB(2)速率为4v 的粒子射出瞬间打开磁场开关，则粒子在磁场中运动的轨迹半径r =4r ，轨迹如图②所示
0 2 1
由几何关系有
(4r -2r )2+MO2=(4r )2
1 1 1
2√3mv
解得MO=2√3r = 0
1
qB
(3)设速率为4v 的粒子射出后经时间t到达N点，要使粒子仍然经过K点，则N点在O点右侧，如图所示
0
由几何关系有(4r -2r )2+ON2=(4r )2
1 1 1
2√3mv
解得ON=2√3r = 0
1
qB
粒子在打开磁场开关前运动时间为
MO+NO
t=
4v
0
√3m
解得t=
qB
