關(guān)于2022高考物理乙卷壓軸題的圖像解析
前言一些廢話:
1.作者只是現(xiàn)役高一學(xué)生,解該題時還沒中考,可能有所偏差,歡迎指正。
2.本來打算去年高考結(jié)束就發(fā),但最后還是選擇等養(yǎng)成3級號再發(fā)。
下面是正文

原題如下:

由全過程中動量守恒:
,可得:
且對于中任意時刻都有:
,聯(lián)立(1)式可得:
對(2)式兩端積分,有:,即:
如圖,可得任意時刻t彈簧壓縮量Δx表達(dá)式:

即:
對于物塊A,由牛頓第二定律:
,聯(lián)立(4),化簡得:
這是一個二階線性非齊次的微分方程,其對應(yīng)齊次方程的通解為:
考慮原方程特解,顯然特解形式應(yīng)為:
回代入原方程得:
故原方程一個特解為:
于是原方程通解為:
結(jié)合初始狀態(tài):
解得物塊A位移-時間關(guān)系為:
同時得物塊A速度-時間關(guān)系為:
這便是所求解的圖像表達(dá)式。

下面利用題干條件與第二問答案對上式進(jìn)行驗證:
結(jié)合原題圖像:,結(jié)合對稱性可知曲線半個周期為
,即有:
,可得:
;
對于原題第一問,由能量守恒易得:,結(jié)合(5)式,得:
,與原答案0.768有一定誤差;
考慮,取
,聯(lián)立(5)式可得:
,與題干中0.36有一定較小的誤差。
利用GeoGebra畫出物塊A、B的v-t圖像,其中vB的表達(dá)式可通過式(2)求得,t0與v0分別為橫、縱坐標(biāo)單位??傻脠D像如下:

與原題圖像基本吻合,這也說明所求得表達(dá)式是合理的。
注:
1.這就是所謂的彈簧雙振子,屬于常見模型。
2.b站上有很多關(guān)于2022全國乙卷物理壓軸的分析,但在本人不嚴(yán)謹(jǐn)的翻找下并沒有找到求解圖像表達(dá)式的內(nèi)容,于是產(chǎn)生了寫該文水字?jǐn)?shù)、打發(fā)時間的想法。

感謝各位能耐心地看到最后