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:179 题号:13684073
如图所示,一个轻质弹簧与一个质量为m=0.2 kg的小球所构成的弹簧振子放在光滑金属杆上,已知该弹簧的劲度系数k=50 N/m,O点是弹簧振子静止时的位置,今将振子向左压缩0.2m到B点,此时外力对弹簧振子做功为10 J,然后由静止释放,则它在AB之间运动,不计其他阻力,求:
(1)振子在A点的位移大小。
(2)振子在A点的加速度大小。
(3)振子在哪点的速度最大?最大速度为多少?
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【推荐1】如图所示,劲度系数为k=200N/m的轻弹簧一端固定在墙上,另一端连一质量为M=8kg的小车a,开始时小车静止,其左端位于O点,弹簧没有发生形变,质量为m=1kg的小物块b静止于小车的左侧,距Os=3m,小车与水平面间的摩擦不计,小物块与水平面间的动摩擦因数为μ=0.2,小物块和小车均可以视作质点,取g=10m/s2。今对小物块施加大小为F=8N的水平恒力使之向右运动,并在与小车碰撞前的瞬间撤去该力,碰撞后小车做振幅为A=0.2m的简谐运动,已知小车做简谐运动周期公式为,弹簧的弹性势能公式为x为弹簧的形变量),则
(1)小物块与小车碰撞前瞬间的速度是多大?
(2)小车做简谐运动过程中弹簧最大弹性势能是多少?小车的最大速度为多大?
(3)小物块最终停在距O点多远处?试通过计算说明当小物块刚停下时小车运动到O点的哪一侧?并且指出此时小车的运动方向。
2021-07-02更新 | 415次组卷
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【推荐2】如图甲所示,在倾角为θ的光滑斜面上,有一劲度系数为k的轻质弹簧,其上端固定,下端连接质量为m的小球。以小球的平衡位置为坐标原点O,沿斜面向下为正方向建立坐标轴Ox。现将小球托起到弹簧恢复原长时松开,小球在斜面上做往复运动。已知重力加速度为g,空气阻力可忽略不计,且弹簧始终在弹性限度内。
(1)画出小球在平衡位置时的受力示意图,并求出此时弹簧的伸长量
(2)以小球经过平衡位置沿斜面向下运动过程为例,通过推导说明小球的运动是否为简谐运动;
(3)在图乙中画出由最高点运动到最低点过程中,小球的加速度ax变化的图像(要求标出关键位置坐标),并利用此图像求出运动过程小球的最大速度

2024-04-27更新 | 40次组卷
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【推荐3】如图所示,将质量为的物体A放在弹簧上端并与之连接,弹簧下端连接一质量为的物体B,物体B放在地面上,形成竖直方向的弹簧振子,使A上下振动。弹簧原长为,弹簧是劲度系数为。A、B的厚度可忽略不计,g
(1)当系统做简谐运动时,求A的平衡位置离地面的高度:
(2)若物体A在振动过程中弹簧始终不拉伸,当物体A以最大振幅振动时,求物体B对地面的最大压力;
(3)在第(2)问的基础上,从平衡位置到最低点过程中弹簧弹力对物体A做了多少功?
2022-07-19更新 | 869次组卷
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