如图所示,一质量
的小球固定在轻质弹簧的一端,弹簧的另一端固定,该弹簧的劲度系数
,小球穿在水平光滑细杆上。不加任何外力作用时,小球静止在O点。现将小球向右拉至A点,然后由静止释放,小球做简谐运动,B点是小球向左运动的最远位置。其中
,小球在A点时弹簧的弹性势能为
,不计其他阻力。求小球:
(1)在B点时的加速度大小;
(2)在O点时的速度大小;
(3)从A点运动到O点的过程中,弹簧弹力的冲量大小。
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(1)在B点时的加速度大小;
(2)在O点时的速度大小;
(3)从A点运动到O点的过程中,弹簧弹力的冲量大小。
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更新时间:2022-01-22 21:38:59
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解答题
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适中
(0.65)
【推荐1】将一轻质弹簧水平放置,一段固定在A点,另一端与质量为m=0.1 kg的物块P接触但不连接。AB是水平轨道,B端与半径为R=0.4 m的光滑半圆轨道BCD相切,半圆的直径BD竖直。用外力推动P压缩弹簧,然后放开,物块P开始沿着轨道运动,物块P恰能通过最高点D。重力加速度为g=10 m/s2,求:
(1)物块在D点的速度;
(2)物块通过圆弧轨道上B点时对轨道的压力;
(3)若弹簧原长时右端的位置与B点的距离L=4 m,动摩擦因数μ=0.2,其余部分光滑。计算物块离开弹簧的过程中,弹簧弹力的冲量。
(1)物块在D点的速度;
(2)物块通过圆弧轨道上B点时对轨道的压力;
(3)若弹簧原长时右端的位置与B点的距离L=4 m,动摩擦因数μ=0.2,其余部分光滑。计算物块离开弹簧的过程中,弹簧弹力的冲量。
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适中
(0.65)
名校
【推荐2】如图甲所示,水平台面AB与水平地面间的高度差h=0.45m,一质量m=0.1kg的小钢球静止在台面右角B处。一小钢块在水平向右的推力F作用下从A点由静止开始做向右直线运动,力F的大小随时间变化的规律如图乙所示,当t=1.5s时立即撤去力F,此时钢块恰好与钢球发生弹性正碰,碰后钢块和钢球水平飞离台面,分别落到地面上的C点和D点。已知B、D两点间的水平距离是B、C两点间的水平距离的3倍,钢块与台面间的动摩擦因数μ=
,取g=10m/s2.求:
(1)钢块的质量m1;
(2)B、C两点间的水平距离x1。
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(1)钢块的质量m1;
(2)B、C两点间的水平距离x1。
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适中
(0.65)
【推荐3】如图所示,光滑的平行金属导轨水平放置,电阻不计,导轨间距为l,左侧接一阻值为R的电阻。区域cdef内存在垂直轨道平面向下的有界匀强磁场,磁场宽度为s。一质量为m、电阻为r的金属棒MN置于导轨上,与导轨垂直且接触良好,受到F=0.5v+0.4(N)(v为金属棒运动速度)的水平力作用,从磁场的左边界由静止开始运动,测得电阻两端电压随时间均匀增大。从t=0时刻开始,金属棒受到垂直于棒的水平力F作用,从磁场的左边界由静止开始做匀加速运动直到通过整个磁场区域,已知F随时间t变化的规律为F=(0.2t+0.4)N,已知l=1m,m=1kg,R=0.3
,r=0.2
,s=1m。求:
(1)金属棒的加速度a的大小;
(2)磁感应强度B的大小;
(3)整个过程安培力的冲量。
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(1)金属棒的加速度a的大小;
(2)磁感应强度B的大小;
(3)整个过程安培力的冲量。
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适中
(0.65)
名校
【推荐1】如图所示,一质点沿水平直线做简谐运动,先后以相同速度通过a、b两点,经历时间
,过b点后再经
质点第一次反向通过b点。O点为平衡位置,若在这两秒内质点所通过的路程是8cm,试求该质点的振动周期和振幅。
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(0.65)
【推荐2】一个做简谐运动的质点,它的振幅A=6cm,频率f=2.5Hz, t=0时该质点在平衡位置,求:
(1)该质点的振动周期;
(2)0~0.5s内该质点的位移大小.
(1)该质点的振动周期;
(2)0~0.5s内该质点的位移大小.
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适中
(0.65)
【推荐1】类比是研究问题的常用方法。
(1)如图1甲所示,把一个有小孔的小球连接在弹簧一端,弹簧的另一端固定,小球套在光滑的杆上,能够自由滑动。以弹簧处于原长时小球所处位置为坐标原点O,水平向右为正方向建立x轴。把小球向右拉动一段距离a,然后由静止释放,小球振动起来。弹簧的质量和空气阻力忽略不计。请在图1乙中画出弹簧的弹力F随x变化的图像。
(2) 双原子分子中两原子A和B在其平衡位置附近振动,以A为坐标原点O,沿着A和B的连线建立r轴,如图2甲所示。如果选定原子距离无穷远处势能为零,则A和B之间的势能EP随距离r变化的规律如图2乙所示。
a.若B只在r=r0点附近小范围内振动,EP随r变化的规律可近似写作
,式中
和k均为常量。假设A固定不动,B振动的范围为
,其中a远小于r0。请在图3中画出B在上述振动范围内受分子力F随距离r变化的图线,并求出振动过程中这个双原子系统的动能的最大值Ekm。
b.若某固体由大量这种分子组成,请结合图2乙分析说明,当温度升高时,物体体积膨胀的现象。
(1)如图1甲所示,把一个有小孔的小球连接在弹簧一端,弹簧的另一端固定,小球套在光滑的杆上,能够自由滑动。以弹簧处于原长时小球所处位置为坐标原点O,水平向右为正方向建立x轴。把小球向右拉动一段距离a,然后由静止释放,小球振动起来。弹簧的质量和空气阻力忽略不计。请在图1乙中画出弹簧的弹力F随x变化的图像。
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(2) 双原子分子中两原子A和B在其平衡位置附近振动,以A为坐标原点O,沿着A和B的连线建立r轴,如图2甲所示。如果选定原子距离无穷远处势能为零,则A和B之间的势能EP随距离r变化的规律如图2乙所示。
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a.若B只在r=r0点附近小范围内振动,EP随r变化的规律可近似写作
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b.若某固体由大量这种分子组成,请结合图2乙分析说明,当温度升高时,物体体积膨胀的现象。
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适中
(0.65)
【推荐2】如图所示,一劲度系数为
的轻弹簧一端固定,另一端连接着质量为
的物块
,物块
在光滑水平面上做简谐运动。当物块
运动到最大位移(为A)时,把质量为
的物块
轻放在物块
上。让两个物块一起振动。已知弹簧振子的总机械能与振幅的二次方成正比,即
,k为弹簧的劲度系数。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。求:
(1)物块
之间动摩擦因数的最小值
;
(2)物块
经过平衡位置时的速度。
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(1)物块
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(2)物块
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(0.65)
【推荐3】物理学中,牛顿运动定律揭示了力和运动有着密切的关系,而做功既是力的空间累积效果,又是能量转化的量度。因此在研究某些运动时,可以先分析研究对象的受力,进而研究其能量问题。已知重力加速度为g,在下述情境中,均不计空气阻力。
(1)劲度系数为k的轻质弹簧上端固定,下端连一可视为质点的小物块,若以小物块受力平衡的位置为坐标原点O,建立正方向竖直向下的坐标轴,如图所示,x为小物块由平衡位置向下发生的位移。请表示出小物块的合力F与位移x的关系式,并据此证明小物块的运动是简谐运动;
(2)请你结合小物块的受力特点和求解变力功的方法,求出小物块从平衡位置开始发生位移x的过程中动能变化量
;
(3)系统的总势能
为重力势能与弹性势能之和,若取平衡位置为系统总势能的零势能参考点,请结合能量守恒的思想写出小物块位移为x时系统总势能
的表达式;
(4)已知此简谐运动的振幅为A,求小物块在振动位移为
时的动能
(用A和k表示)。
(1)劲度系数为k的轻质弹簧上端固定,下端连一可视为质点的小物块,若以小物块受力平衡的位置为坐标原点O,建立正方向竖直向下的坐标轴,如图所示,x为小物块由平衡位置向下发生的位移。请表示出小物块的合力F与位移x的关系式,并据此证明小物块的运动是简谐运动;
(2)请你结合小物块的受力特点和求解变力功的方法,求出小物块从平衡位置开始发生位移x的过程中动能变化量
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(3)系统的总势能
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/aeabeb94d3abd700ae716a85c9e4d4bb.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/aeabeb94d3abd700ae716a85c9e4d4bb.png)
(4)已知此简谐运动的振幅为A,求小物块在振动位移为
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/e24a34b7cab945a6f32eee6ac3fe4b37.png)
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![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/2/18/c97605cf-a40d-4034-b4c7-38ec9b9f72aa.png?resizew=88)
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