组卷网 > 高中物理综合库 > 力学 > 机械振动与机械波 > 机械振动 > 简谐运动 > 简谐运动的弹簧振子模型 > 弹簧振子运动时能量的转化
题型:解答题 难度:0.65 引用次数:203 题号:11062640
如图所示有一下端固定的轻弹簧,原长时上端位于O0点,质量为m的小物块P(可视为质点)与轻弹簧上端相连,且只能在竖直方向上运动。当物体静止时,物体下降到O1点,测得弹簧被压缩了x0。现用一外力将物体拉至O0点上方O2点,轻轻释放后,物块将开始做简谐运动,已知O0O2两点间距离x0,当地重力加速度为g。求:
(1)物块过O1点时的速度v1是多大?
(2)若物块达到O3点(图中没有标出)时,物块对弹簧的压力最大,则最大压力是重力的几倍?
(3)从O2点到O3点过程中弹性势能变化了多少?
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【推荐1】如图甲所示,劲度系数为k的轻质弹簧上端固定,下端连接质量为m的小物块。以小物块的平衡位置为坐标原点O,以竖直向下为正方向建立坐标轴Ox。现将小物块向上托起,使弹簧恢复到原长时将小物块由静止释放,小物块在竖直方向做往复运动,且弹簧始终在弹性限度内。
(1)以小物块经过平衡位置向下运动过程为例,通过推导说明小物块的运动是否为简谐运动;
(2)求小物块由最高点运动到最低点过程中,重力势能的变化量ΔEP1、弹簧弹性势能的变化量ΔEP2
(3)在图乙中画出由最高点运动到最低点过程中,小物块的加速度ax变化的图象,并利用此图象求出小物块向下运动过程中的最大速度。
2020-06-08更新 | 782次组卷
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【推荐2】如图所示,光滑水平地面两端有竖直墙壁,左侧墙壁上固定一水平轻质弹簧,弹簧另一侧拴接一可视为质点的物块A,另有一可视为质点的物块B轻靠在A的右边,B的质量为A质量的2.5倍。初始状态下弹簧处于自由伸长的状态,此时A、B所在位置记为O点,O点与右侧墙壁间的距离。现将A、B向左移动一段距离后自由释放,A在经过O点之后恰好完成一次全振动时与B第一次相碰,已知所有碰撞均为弹性碰撞,弹簧振子的周期公式为,弹簧的弹性势能为m为振子的质量,k为弹簧的劲度系数,x为弹簧的形变量,求:
(1)A、B向左移动的距离
(2)从A、B分离到A、B第一次碰撞的过程中,A到两者第一次分离点的最大距离
(3)从A、B第一次碰撞到A、B第二次碰撞的过程中,A到两者第一次分离点的最大距离
(4)画出从A、B第一次碰撞到第二次碰撞的过程中两者的位移时间图像,并标出第二次相碰的时刻。

2024-01-11更新 | 399次组卷
解答题 | 适中 (0.65)
名校
【推荐3】如图所示,在光滑水平桌面上,弹簧的一端固定,另一端连接一个物块,弹簧质量不计,劲度系数为k,物块(可视为质点)的质量为m,静止在O点,此时弹簧处于原长状态。以O点为坐标原点,水平向右为x轴正方向,建立坐标系O-x。用力F将物块从O点缓慢向右拉至某一位置x1处,弹簧始终处于弹性限度内。
(1)请画出F随物块位移x变化的示意图;并根据F-x图像求物块沿x轴从O点运动到位置x1的过程中力F所做的功。
(2)在位置x1处将力F撤掉,证明力F撤掉后物块做简谐运动。
(3)证明力F撤掉后物块做简谐运动的机械能与振幅的平方成正比。
(4)在摆角很小的情况下,单摆的运动是简谐运动。如图所示,一单摆的摆长为L,在悬点的正下方0.19L处有一小钉,设摆角很小,求单摆的左右两侧振幅之比
2021-01-19更新 | 754次组卷
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