如图所示,把一个质量为m、有小孔的小球连接在劲度系数为k的轻质弹簧的一端,弹簧的另一端固定,小球套在光滑的杆上,小球和弹簧组成的系统称为弹簧振子。开始时弹簧处于原长,在小球运动过程中弹簧形变始终在弹性限度内,忽略空气阻力的影响。把小球拉向右方,然后由静止释放,小球将在平衡位置附近往复运动。若以小球的平衡位置为坐标原点O,以水平向右为正方向建立坐标轴Ox,用x表示小球在平衡位置附近往复运动的位移。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2021/11/2/2842741291417600/2843470402600960/STEM/d96df289-c7d1-4770-a19f-319a5498a947.png?resizew=323)
(1)请在图中画出弹簧弹力F随x变化的示意图;
(2)已知小球经过平衡位置时速度大小为v,求小球静止释放后第一次运动至平衡位置的过程中,弹簧弹力对小球做的功W。
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(1)请在图中画出弹簧弹力F随x变化的示意图;
(2)已知小球经过平衡位置时速度大小为v,求小球静止释放后第一次运动至平衡位置的过程中,弹簧弹力对小球做的功W。
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21-22高三上·北京海淀·期中 查看更多[2]
更新时间:2021-11-03 19:18:15
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解答题
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适中
(0.65)
名校
【推荐1】弹簧振子在光滑水平面上以振幅
做简谐运动,质量为
的滑块上面放着质量为
的砝码,m随M一起做简谐运动,已知弹簧的劲度系数为
,试求:
(1)当滑块运动到振幅一半的位置时,砝码所受回复力有多大?
(2)若砝码与滑块的摩擦因数
,则要使砝码与滑块不发生相对滑动的最大振幅为多少?
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/f52cdaf4ef9640766df472794421ba60.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/c3f4361ba78a913c3be1f47eec75b95a.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/5791b88f5448708771f5c2d265c3c197.png)
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(1)当滑块运动到振幅一半的位置时,砝码所受回复力有多大?
(2)若砝码与滑块的摩擦因数
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![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2022/4/24/2965319272169472/2966384394510336/STEM/c2b79de5-2dd1-4304-8e7b-9cfca9a52cef.png?resizew=233)
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解答题
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适中
(0.65)
【推荐2】如图为浮筒式航标灯的示意图,圆柱形浮筒半径R=4a、长L=18a,浮筒上表面中央竖直固定一高为h=3a的细立柱,立柱顶端有一发光灯泡(可看作点光源),静止时浮筒水面以下部分的长度为12a,已知水深为H=20a,水的折射率
,水面平静水底平坦。现让浮筒在水中上下自由运动,当浮筒上表面与水面相平时速度恰好为零。(不计阻力)
(1)证明浮筒做简谐运动;
(2)求运动过程中水底阴影的最大面积S。(sin37°=0.6,cos37°=0.8)
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(1)证明浮筒做简谐运动;
(2)求运动过程中水底阴影的最大面积S。(sin37°=0.6,cos37°=0.8)
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解答题
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适中
(0.65)
名校
【推荐1】如图所示,质量
的物体
放置在质量
的物体
上,物体
与轻质弹簧相连,它们一起在光滑水平面上做简谐运动。振动过程中,弹簧的弹性势能的最大值
,物体
对物体
的摩擦力的最大值恰好为最大静摩擦力。已知弹簧的劲度系数为
,形变量为
时的弹性势能
,物体
的下表面与物体
的上表面间的动摩擦因数
,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,取重力加速度大小
。
(1)求物体
运动过程中的最大动能
;
(2)求该简谐运动的振幅
;
(3)若该简谐运动的周期
,从物体
处于平衡位置时开始计时,求
时物体
的速度大小
。
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/4d9e99383eab31f340af2991bfe5ae9f.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/ca66a268d6f46e0e9d5d9151b785be60.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/bef8c504e66e4ab1694c887f3fcef889.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/ea1e8babee63bfc889ae5a34632284bc.png)
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![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/81dea63b8ce3e51adf66cf7b9982a248.png)
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![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/cd6a64b062371e2c934ec968bbaf3e23.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/799edf593e3ba2b2372a83d9782be3a2.png)
(1)求物体
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/ca66a268d6f46e0e9d5d9151b785be60.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/26ad54fab969a7d47f9242a66ba65145.png)
(2)求该简谐运动的振幅
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/5963abe8f421bd99a2aaa94831a951e9.png)
(3)若该简谐运动的周期
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![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/ea1e8babee63bfc889ae5a34632284bc.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/252f86af84edd5b96d8825768caee24e.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/ea1e8babee63bfc889ae5a34632284bc.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/bc13a607ac0c7f76d252d7cb1bb040fd.png)
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2022/4/19/2968179721502720/2970006120013824/STEM/8f4e87cc-a943-4c7d-a6fc-b4927a2a6f22.png?resizew=146)
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适中
(0.65)
【推荐2】试写出下图中弹簧振子的位移、速度和加速度随时间变化的表达式。如图所示,一端固定、质量可以忽略、劲度系数为k的弹簧和质量为m的刚性物体相联结,物体被置于光滑的水平面上,这就组成了一个振动系统。振动时,物体只做平动,故可视为质点,我们把这样的振动系统称为弹簧振子。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2022/3/10/2933019000766464/2933098860167168/STEM/28540566-c4db-4c14-9d7c-f117bb80aa9d.png?resizew=240)
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适中
(0.65)
名校
【推荐3】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a随x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。
(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a随x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。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2020/6/6/2478994637168640/2480247407214592/STEM/c92632a7-64ac-4ae0-b545-7ff3fc5dab66.png?resizew=337)
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