高中物理類型題歸納

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高中物理類型題歸納

（一）

2023．10．4于天津

1、（2023?天津）如下圖，水平地面上靜止放置一輛小車A，質(zhì)量mA=4kg，上表面光滑，小車與地面間的摩擦力微小，可以忽略

不計(jì)，可視為質(zhì)點(diǎn)的物塊B置于A的最右端，B的質(zhì)量mB=2kg，現(xiàn)對(duì)A施加一個(gè)水平向右的恒力F=10N，A運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后，小車左端固定的擋板與B發(fā)生碰撞，碰撞時(shí)間極短，碰后A、B粘合在一起，共同在F的作用下繼續(xù)運(yùn)動(dòng)，碰撞后經(jīng)時(shí)間t=0.6s，二者的速度達(dá)到vt=2m/s，求

（1）A開始運(yùn)動(dòng)時(shí)加速度a的大??；

（2）A、B碰撞后瞬間的共同速度v的大小；（3）A的上表面長(zhǎng)度l．

考點(diǎn)：動(dòng)量守恒定律；動(dòng)量定理．專題：動(dòng)量定理應(yīng)用專題．

分析：（1）由牛頓其次定律可以求出加速度；（2）由動(dòng)量定理求出碰撞后的速度；

（3）由動(dòng)量守恒定律與動(dòng)能定理可以求出A上表面的長(zhǎng)度．解答：解：（1）以A為研究對(duì)象，由牛頓其次定律得：F=mAa，

代入數(shù)據(jù)得：a=2.5m/s2；

（2）A、B碰撞后共同運(yùn)動(dòng)過程中，選向右的方向?yàn)檎?，由?dòng)量定理得：Ft=（mA+mB）vt-（mA+mB）v，代入數(shù)據(jù)解得：v=1m/s；

（3）A、B碰撞過程動(dòng)量守恒，以A的初速度方向?yàn)檎较?，由?dòng)量守恒定律得：mAvA=（mA+mB）v，

A從開始運(yùn)動(dòng)到與B發(fā)生碰撞前，由動(dòng)能定理得：Fl=mAvA2-0，

聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)得：l=0.45m；

答：（1）A開始運(yùn)動(dòng)時(shí)加速度a的大小為2.5m/s2；（2）A、B碰撞后瞬間的共同速度v的大小為1m/s；（3）A的上表面長(zhǎng)度為0.45m．

點(diǎn)評(píng)：此題考察了求加速度、速度、A的長(zhǎng)度問題，分析明白物體運(yùn)動(dòng)過程，應(yīng)用牛頓其次定律、動(dòng)量定理、動(dòng)量守恒定律、動(dòng)能定理即可正確解題．

2、如下圖，水平地面上靜止放置一輛小車A，質(zhì)量mA=4kg，車長(zhǎng)L=0.4m，上表

面不光滑，小車與地面間的摩擦力微小，可以忽略不計(jì)．小車以V=1.2m/s在水平地面勻速運(yùn)動(dòng)．將可視為質(zhì)點(diǎn)的物塊B無初速度地置于A的最右端，B的質(zhì)量mB=2kg．AB間的動(dòng)摩擦因素為u=0.2，AB間的最大靜摩擦力可以認(rèn)為等于滑動(dòng)摩擦力．現(xiàn)對(duì)A施加一個(gè)水平向右的恒力F作用．（g=10m/s2，所有計(jì)算結(jié)果保存兩位有效數(shù)字）（1）要維持小車勻速運(yùn)動(dòng)，求F的大??？

（2）當(dāng)A勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，求從B放上A至B相對(duì)A靜止，A發(fā)生的位移大小？

（3）要使物塊B不從小車A上掉下，求F的大??？

考點(diǎn)：牛頓其次定律；勻變速直線運(yùn)動(dòng)的位移與時(shí)間的關(guān)系．專題：牛頓運(yùn)動(dòng)定律綜合專題．

分析：（1）對(duì)兩個(gè)物體分別受力分析，根據(jù)平衡條件列式分析；

（2）對(duì)兩個(gè)物體分別受力分析，根據(jù)牛頓其次定律列式求解加速度，然后根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式列式求解位移，最終求解相對(duì)位移即可；

（3）考慮恰好不掉下的臨界狀況，得到最大拉力即可．

解答：解：（1）A相對(duì)B向右運(yùn)動(dòng)，A受到B對(duì)它的向左的滑動(dòng)摩擦力大小為：f=μmBg

要維持A的勻速運(yùn)動(dòng)，由平衡條件可知：F=f解得：F=4N

（2）B在滑動(dòng)摩擦力的作用下做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，加速度為：aB=μg

從B放上A到B相對(duì)A靜止，B的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為：

在時(shí)間t內(nèi)，A發(fā)生的位移為：S=vt解得：S=0.72m

（3）當(dāng)外力F達(dá)到最大時(shí)，A加速，B加速，且B滑動(dòng)到A的最左端，AB同速；對(duì)A：F-μmBg=mAaA

當(dāng)AB同速時(shí)，經(jīng)歷的時(shí)間為t1，故：v+aAt1=aBt1

在時(shí)間t1內(nèi)，A發(fā)生的位移為SA，B發(fā)生的位移為SB，故：

且位移滿足：SA-L=SB解得：F=4.8N

當(dāng)F=4.8N時(shí)，共同加速度為：

at＜aB，達(dá)到共速后，AB以0.80m/s2的加速度一起勻加速；

F越小，B在A上的相對(duì)位移越小，故要使B不從A上滑落，F(xiàn)的取值范圍是：0≤F

≤4.8N；

答：（1）要維持小車勻速運(yùn)動(dòng)，求F的大小為4N；

（2）當(dāng)A勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，求從B放上A至B相對(duì)A靜止，A發(fā)生的位移大小為0.72m；（3）要使物塊B不從小車A上掉下，求F的大小范圍為：0≤F≤4.8N．

點(diǎn)評(píng)：此題關(guān)鍵是分別對(duì)兩個(gè)物體受力分析，然后根據(jù)牛頓其次定律列式求解加速度，根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式分析相對(duì)運(yùn)動(dòng)狀況，不難．

3、（2023?豐臺(tái)區(qū)模擬）如下圖，一輛平板小車靜止在水

平地面上，小車的右端放置一物塊（可視為質(zhì)點(diǎn)）．已知小車的質(zhì)量M=4.0kg，長(zhǎng)度l=1.0m，其上表面離地面的高度

h=0.80m．物塊的質(zhì)量m=1.0kg，它與小車平板間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.20，最大靜摩擦力可以認(rèn)為等于滑動(dòng)摩擦力．若用水平向右的恒定拉力F=18N拉小車，經(jīng)過一段時(shí)間后，物塊從小車左端滑出，在物塊滑出瞬間撤掉拉力F，不計(jì)小車與地面間的摩擦．取g=10m/s2，求：

（1）拉動(dòng)小車過程中拉力F所做的功；（2）物塊落地時(shí)的動(dòng)能；

（3）物塊落地時(shí)，物塊與小車左端的水平距離．

考點(diǎn)：牛頓其次定律；勻變速直線運(yùn)動(dòng)的位移與時(shí)間的關(guān)系．專題：牛頓運(yùn)動(dòng)定律綜合專題．

分析：（1）設(shè)物塊運(yùn)動(dòng)的加速度為a1，小車運(yùn)動(dòng)的加速度為a2，物塊從開始滑動(dòng)到從小車左端滑出的時(shí)間為t，根據(jù)牛頓其次定律及運(yùn)動(dòng)學(xué)基本公式結(jié)合幾何關(guān)系即可求解滑塊從小車左端滑出時(shí)小車的位移，根據(jù)W=Fx即可求解拉動(dòng)小車過程中拉力F所做的功；

（2）物塊滑出后做平拋運(yùn)動(dòng)，根據(jù)機(jī)械能守恒列式即可求解物塊落地時(shí)的動(dòng)能；（3）求出物塊與小車分開時(shí)小車速度，物塊與小車分開后向右做平拋運(yùn)動(dòng)，根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)的基本規(guī)律結(jié)合幾何關(guān)系即可求解．

解答：解：（1）設(shè)物塊運(yùn)動(dòng)的加速度為a1，小車運(yùn)動(dòng)的加速度為a2，物塊從開始滑動(dòng)到從小車左端滑出的時(shí)間為t．物塊所受摩擦力f=μmg，

根據(jù)牛頓其次定律f=ma1，物塊的位移x1=a1t2小車所受摩擦力f′=f=μmg，

根據(jù)牛頓其次定律F-f′=Ma2，小車的位移x2=a2t2解得物塊運(yùn)動(dòng)的加速度為a1=2m/s2，小車運(yùn)動(dòng)的加速度a2=4m/s2

由如圖1所示的幾何關(guān)系可知x2-x1=l解得滑塊在t=1s末從小車左端滑出，

小車的位移x2=a2t2=2m，拉力F所做的功W=Fx2=36J

（2）此時(shí)物塊的速度大小v1=a1t=2m/s物塊滑出后做平拋運(yùn)動(dòng)，機(jī)械能守恒，mv12+mgh=E1′物塊落地時(shí)的動(dòng)能為E1′=10J

（3）物塊與小車分開時(shí)，小車速度為v2=a2t=4m/s物塊與小車分開后向右做平拋運(yùn)動(dòng)，設(shè)物塊做平拋運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t′，

則

物塊做平拋運(yùn)動(dòng)的過程中

物塊向右的水平位移x1′=v1t′=0.8m小車向右的位移x2′=v2t′=1.6m

由圖2所示的幾何關(guān)系可知，當(dāng)物塊落地時(shí)，物塊與小車在水平方向上相距x2′-x1′=0.8m

答：（1）拉動(dòng)小車過程中拉力F所做的功為36J；（2）物塊落地時(shí)的動(dòng)能10J；

（3）物塊落地時(shí)，物塊與小車左端的水平距離為0.8m．

點(diǎn)評(píng)：此題主要考察了牛頓其次定律、運(yùn)動(dòng)學(xué)基本公式、平拋運(yùn)動(dòng)的基本規(guī)律的直接應(yīng)用，要求同學(xué)們能正確分析物體和小車額運(yùn)動(dòng)狀況，并能結(jié)合幾何關(guān)系求解，難度適中．

4、如下圖，A是置于光滑水平面上的表面絕

緣、質(zhì)量m1=1kg的小車，小車的左端放置有一個(gè)可視為質(zhì)點(diǎn)