2023年高考山東卷第18題分析講評(píng)

2023年高考山東卷物理第18題分析講評(píng)

一

試題展示

二

思路分析

三

學(xué)科思想

四

本質(zhì)規(guī)律

五

教學(xué)思維和啟示

六彈性碰撞中的快捷解法（2023年）18.如圖所示，物塊A和木板B置于水平地面上，固定光滑弧形軌道末端與B的上表面所在平面相切，豎直擋板P固定在地面上。作用在

A

上的水平外力，使

A

與

B

以相同速度向右做勻速直線運(yùn)動(dòng)。當(dāng)

B

的左端經(jīng)過軌道末端時(shí)，從弧形軌道某處無(wú)初速度下滑的滑塊

C

恰好到達(dá)最低點(diǎn)，并以水平速度v滑上

B

的上表面，同時(shí)撤掉外力，此時(shí)

B

右端與

P

板的距離為

s。已知，v0=1m/s，

v=4m/s，mA=mc=1kg，

mB=2kg，A

與地面間無(wú)摩擦，B

與地面間動(dòng)摩擦因數(shù)

μ1=0.1，C

與

B

間動(dòng)摩擦因數(shù)

μ2=0.5，B

足夠長(zhǎng)，使得

C

不會(huì)從

B

上滑下。B

與

P、A

的碰撞均為彈性碰撞，不計(jì)碰撞時(shí)間，取重力加速度大小

g=10m/s2。（1）求

C

下滑的高度

H；（2）與

P

碰撞前，若

B

與

C

能達(dá)到共速，且

A、B

未發(fā)生碰撞，求

s

的范圍；（3）若

s=0.48m，求

B

與

P

碰撞前，摩擦力對(duì)

C

做的功

W；（4）若

s=0.48m，自

C

滑上

B

開始至

A、B、C

三個(gè)物體都達(dá)到平衡狀態(tài)，求這三個(gè)物體總動(dòng)量的變化量的大小。

（2023年）18.如圖所示，物塊

A

和木板

B

置于水平地面上，固定光滑弧形軌道末端與

B

的上表面所在平面相切，豎直擋板P

固定在地面上。作用在A上的水平外力，使

A

與

B

以相同速度向右做勻速直線運(yùn)動(dòng)。當(dāng)

B

的左端經(jīng)過軌道末端時(shí)，從弧形軌道某處無(wú)初速度下滑的滑塊

C

恰好到達(dá)最低點(diǎn)，并以水平速度v滑上

B

的上表面，同時(shí)撤掉外力，此時(shí)

B

右端與

P

板的距離為

s。已知，v0=1m/s，

v=4m/s，mA=mc=1kg，

mB=2kg，A

與地面間無(wú)摩擦，B

與地面間動(dòng)摩擦因數(shù)

μ1=0.1，C

與

B

間動(dòng)摩擦因數(shù)

μ2=0.5，B足夠長(zhǎng)，使得

C

不會(huì)從

B

上滑下。B

與

P、A

的碰撞均為彈性碰撞，不計(jì)碰撞時(shí)間，取重力加速度大小g=10m/s2。（1）求

C

下滑的高度

H；【詳解】（1）由題意可知滑塊C靜止滑下過程根據(jù)動(dòng)能定理有代入數(shù)據(jù)解得（2023年）18.如圖所示，物塊

A

和木板

B

置于水平地面上，固定光滑弧形軌道末端與

B

的上表面所在平面相切，豎直擋板

P固定在地面上。作用在

A

上的水平外力，使

A

與

B

以相同速度向右做勻速直線運(yùn)動(dòng)。當(dāng)

B

的左端經(jīng)過軌道末端時(shí)，從弧形軌道某處無(wú)初速度下滑的滑塊

C

恰好到達(dá)最低點(diǎn)，并以水平速度v滑上

B

的上表面，同時(shí)撤掉外力，此時(shí)

B

右端與

P

板的距離為

s。已知，v0=1m/s，

v=4m/s，mA=mc=1kg，

mB=2kg，A

與地面間無(wú)摩擦，B

與地面間動(dòng)摩擦因數(shù)

μ1=0.1，C

與

B

間動(dòng)摩擦因數(shù)

μ2=0.5，B

足夠長(zhǎng)，使得

C

不會(huì)從

B

上滑下。B

與

P、A

的碰撞均為彈性碰撞，不計(jì)碰撞時(shí)間，取重力加速度大小g=10m/s2。（2）木板B與P碰撞前，若

B

與

C

能

達(dá)

到

共

速，且

A、B

未

發(fā)

生

碰

撞，求

s

的范圍；P1BC①BCA②ACBAP2此時(shí)B和C剛好共速A剛要碰B（2）與P碰撞前，若B

與

C

能

達(dá)

到

共

速，

且A、B

未

發(fā)

生

碰

撞，求s的范圍甲乙丙（2）求

s

的范圍BBCCBCA②AAP1P2A剛要碰BSC=1.2m甲乙1丙（3）對(duì)滑塊Cwf=?s=0.48m擋板P3BCBC③AAP1甲乙VC0=2m/sVB0=1.4m/s0.08mVA=V0=1m/s?、蹵BVA=-2.02m/sVB=0.246m/sVC1=1.83m/sC擋板P3S=0.48m①②A與B發(fā)生碰撞過程③④（4）若

s=0.48m，自

C

滑上

B

開始至

A、B、C

三個(gè)物體都達(dá)到平衡狀態(tài)，求這三個(gè)物體總動(dòng)量的變化量的大小。

這道壓軸大題，是多物體多過程，多規(guī)律多方法的綜合應(yīng)用。確實(shí)可以選拔出優(yōu)秀學(xué)生，很好地發(fā)揮了高考“服務(wù)選才，引導(dǎo)教學(xué)”的功能，充分體現(xiàn)了物理核心素養(yǎng)中的物理觀念和科學(xué)思維。

（2022年）18.如圖所示，“L”型平板B靜置在地面上，小物塊A處于平板B上的點(diǎn)，點(diǎn)左側(cè)粗糙，右側(cè)光滑。用不可伸長(zhǎng)的輕繩將質(zhì)量為M的小球懸掛在點(diǎn)正上方的O點(diǎn)，輕繩處于水平拉直狀態(tài)。將小球由靜止釋放，下擺至最低點(diǎn)與小物塊A發(fā)生碰撞，碰后小球速度方向與碰前方向相同，開始做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)（要求擺角小于），A以速度沿平板滑動(dòng)直至與B右側(cè)擋板發(fā)生彈性碰撞。一段時(shí)間后，A返回到O點(diǎn)的正下方時(shí)，相對(duì)于地面的速度減為零，此時(shí)小球恰好第一次上升到最高點(diǎn)。已知A的質(zhì)量，B的質(zhì)量，A與B的動(dòng)摩擦因數(shù)，B與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)，取重力加速度。整個(gè)過程中A始終在B上，所有碰撞時(shí)間忽略不計(jì)，不計(jì)空氣阻力，求：（1）A與B的擋板碰撞后，二者的速度大小與；（2）B光滑部分的長(zhǎng)度d；（3）運(yùn)動(dòng)過程中A對(duì)B的摩擦力所做的功；（4）實(shí)現(xiàn)上述運(yùn)動(dòng)過程，的取值范圍（結(jié)果用表示）。（2021年）18.如圖所示，三個(gè)質(zhì)量均為m的小物塊A、B、C，放置在水平地面上，A緊靠豎直墻壁，一勁度系數(shù)為k的輕彈簧將A、B連接，C緊靠B，開始時(shí)彈簧處于原長(zhǎng)，A、B、C均靜止?，F(xiàn)給C施加一水平向左、大小為F的恒力，使B、C一起向左運(yùn)動(dòng)，當(dāng)速度為零時(shí)，立即撤去恒力，一段時(shí)間后A離開墻壁，最終三物塊都停止運(yùn)動(dòng)。已知A、B、C與地面間的滑動(dòng)摩擦力大小均為f，最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，彈簧始終在彈性限度內(nèi)。（彈簧的彈性勢(shì)能可表示為：，k為彈簧的勁度系數(shù)，x為彈簧的形變量）（1）求B、C向左移動(dòng)的最大距離和B、C分離時(shí)B的動(dòng)能；（2）為保證A能離開墻壁，求恒力的最小值；（3）若三物塊都停止時(shí)B、C間的距離為，從B、C分離到B停止運(yùn)動(dòng)的整個(gè)過程，B克服彈簧彈力做的功為W，通過推導(dǎo)比較W與的大?。唬?）若，請(qǐng)?jiān)谒o坐標(biāo)系中，畫出C向右運(yùn)動(dòng)過程中加速度a隨位移x變化的圖像，并在坐標(biāo)軸上標(biāo)出開始運(yùn)動(dòng)和停止運(yùn)動(dòng)時(shí)的a、x值（用f、k、m表示），不要求推導(dǎo)過程。以撤去F時(shí)C的位置為坐標(biāo)原點(diǎn)，水平向右為正方向。(2020年)18．（16分）如圖所示，一傾角為θ的固定斜面的底端安裝一彈性擋板，P、Q兩物塊的質(zhì)量分別為m和4m，Q靜止于斜面上A處。某時(shí)刻，P以沿斜面向上的速度v0與Q發(fā)生彈性碰撞。Q與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)等于tanθ，設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力。P與斜面間無(wú)摩擦，與擋板之間的碰撞無(wú)動(dòng)能損失。兩物塊均可以看作質(zhì)點(diǎn)，斜面足夠長(zhǎng)，Q的速度減為零之前P不會(huì)與之發(fā)生碰撞。重力加速度大小為g。（1）求P與Q第一次碰撞后瞬間各自的速度大小vP1、vQ1；（2）求第n次碰撞使物塊Q上升的高度hn；（3）求物塊Q從A點(diǎn)上升的總高度H；（4）為保證在Q的速度減為零之前P不會(huì)與之發(fā)生碰撞，

求A點(diǎn)與擋板之間的最小距離s。2023（18）難度系數(shù)0.40應(yīng)用動(dòng)能定理解多段過程問題；含有動(dòng)量守恒的多過程問題；利用動(dòng)量守恒及能量守恒解決（類）碰撞問題；2022（18）難度系數(shù)0.15

完全彈性碰撞--動(dòng)碰靜；含有動(dòng)量守恒的多過程問題；單擺周期公式的簡(jiǎn)單應(yīng)用；2021（18）難度系數(shù)0.40應(yīng)用動(dòng)能定理解多段過程問題；利用能量守恒解決實(shí)際問題；2020（18）難度系數(shù)0.40應(yīng)用動(dòng)能定理解多段過程問題；應(yīng)用動(dòng)量守恒解決彈性碰撞問題；利用能量守恒解決實(shí)際問題就山東新高考以來，第18題考察的都是力學(xué)綜合問題，涵蓋

動(dòng)力學(xué)

動(dòng)量

和

能量

的主干知識(shí)，要求學(xué)生熟練掌握力學(xué)三觀，快速構(gòu)建物理模型,選用合適的規(guī)律解題。就今年的第18題

基本規(guī)律和能力1、正確的受力分析、運(yùn)動(dòng)過程分析

貫穿始終2、臨界狀態(tài)的分析3、熟練使用物理基本規(guī)律

（運(yùn)動(dòng)學(xué)公式、牛頓定律

、動(dòng)量定理

、動(dòng)能定理、

動(dòng)量守恒定律

、能量守恒定律

等）4、快捷的物理建模能力

5、

超強(qiáng)的數(shù)學(xué)解題能力（快解方程）

即：熟練運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)解決物理問題的能力考察的基本物理模型有1、勻速直線運(yùn)動(dòng)2、勻變速直線運(yùn)動(dòng)3、（彈性）碰撞4、板塊模型5、追及相遇（2023年全國(guó)甲卷）25.如圖，水平桌面上固定一光滑U型金屬導(dǎo)軌，其平行部分的間距為L(zhǎng)，導(dǎo)軌的最右端與桌子右邊緣對(duì)齊，導(dǎo)軌的電阻忽略不計(jì)。導(dǎo)軌所在區(qū)域有方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B。一質(zhì)量為m、電阻為R、長(zhǎng)度也為L(zhǎng)的金屬棒P靜止在導(dǎo)軌上。導(dǎo)軌上質(zhì)量為3m的絕緣棒Q位于P的左側(cè)，以大小為v0的速度向P運(yùn)動(dòng)并與P發(fā)生彈性碰撞，碰撞時(shí)間很短。碰撞一次后，P和Q先后從導(dǎo)軌的最右端滑出導(dǎo)軌，并落在地面上同一地點(diǎn)。P在導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)時(shí)，兩端與導(dǎo)軌接觸良好，P與Q始終平行。不計(jì)空氣阻力。求（1）金屬棒P滑出導(dǎo)軌時(shí)的速度大?。唬?）金屬棒P在導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)過程中產(chǎn)生的熱量；（3）與P碰撞后，絕緣棒Q在導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)的時(shí)間。(2023年全國(guó)乙卷)25.如圖，一豎直固定的長(zhǎng)直圓管內(nèi)有一質(zhì)量為M的靜止薄圓盤，圓盤與管的上端口距離為l，圓管長(zhǎng)度為。一質(zhì)量為的小球從管的上端口由靜止下落，并撞在圓盤中心，圓盤向下滑動(dòng)，所受滑動(dòng)摩擦力與其所受重力大小相等。小球在管內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)與管壁不接觸，圓盤始終水平，小球與圓盤發(fā)生的碰撞均為彈性碰撞且碰撞時(shí)間極短。不計(jì)空氣阻力，重力加速度大小為g。求（1）第一次碰撞后瞬間小球和圓盤的速度大?。唬?）在第一次碰撞到第二次碰撞之間，小球與圓盤間的最遠(yuǎn)距離；（3）圓盤在管內(nèi)運(yùn)動(dòng)過程中，小球與圓盤碰撞的次數(shù)。

對(duì)動(dòng)量和能量問題的考察，一定是高考中的重要內(nèi)容，而且計(jì)算繁瑣！下面就以彈性碰撞為例，和大家共探討一種快速求解正確結(jié)果的方法，僅供參考?！緩椥耘鲎病颗鲎策^程中機(jī)械能守恒，滿足兩個(gè)守恒．

1、動(dòng)量守恒2、機(jī)械能守恒：方程雖好列，求解特繁瑣。

我們把動(dòng)碰動(dòng)的彈性碰撞過程分成兩個(gè)階段

共速V共

形變對(duì)稱、彈力對(duì)稱、彈力做功對(duì)稱，所以速度變化量對(duì)稱ΔVA=-4m/sΔVA=-4m/sΔVB=+4m/sΔVB=+4m/sm6+m(-2)=2mv共碰后A的速度范圍

2m/s-----2m/s碰后B的速度范圍

2m/s-----6m/sV共=2m/smAvA+mBvB=mAvA′+mBvB′VA′=-2m/sVB′=6m/sV共=2m/sV共=2m/s實(shí)例分析(多選)如圖所示，質(zhì)量相等的A、B兩個(gè)球，原來在光滑水平面上沿同一直線相向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，A球的速度是6m/