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 > 弹簧振子在一个周期内运动的定性规律
题型:解答题 难度:0.4 引用次数:1695 题号:16240369
某兴趣小组研究弹簧振子,设计了如图所示的装置,一个轻弹簧竖直放置,一端固定于地面,另一端与质量为m的物体B固连在一起,整个装置被一个口径略大且足够长的光滑圆套约束(图中未画出)。现将质量也为m的物体A由B的正上方某一高度处自由释放,A和B发生碰撞后两者一起以相同的速度向下运动(但不粘连)。AB在以后的振动过程中恰好不会分离,弹簧的的劲度系数为k,整个振动过程弹簧处于弹性限度内。忽略A、B的体积,不计空气阻力。mkg为已知量。求:
(1)AB一起振动过程中最大加速度的大小;
(2)小组中的甲同学通过研究弹簧弹力做功,得出了弹簧的弹性势能表达式x为弹簧形变量)。求A释放前距B的高度;
(3)小组中的乙同学通过课下自学了解到弹簧振子的周期与弹簧的劲度系数k及振子的质量m有关,但是他记不清周期公式是还是,请根据所学知识直接选出正确的弹簧振子周期公式(不必写出推导过程):
(4)以A与B碰撞为计时起点,求AB振动到最高点的时刻。
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【推荐1】如图所示,劲度系数为的足够长竖直轻弹簧,一端固定在地面上,另一端与质量为的物体A相连,质量为的物体B与物体A用跨过光滑定滑轮的轻绳相连,整个系统静止,AB两物体等高。现剪断轻绳,A在竖直方向做简谐运动,B做自由落体运动。已知弹簧振子的周期公式为(其中m为振子质量,k为回复力和位移的比例系数),g。求
(1)刚剪断轻绳时,物体A的加速度大小;
(2)剪断轻绳后物体A第一次运动到最低点所用的时间。
(3)剪断绳子时刻作为计时起点,平衡位置为坐标原点,竖直向下取为正方向,写出物体A做简谐运动的振动方程,并作出图。
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【推荐2】如图甲所示,质量为m的物块A与竖直放置的轻弹簧上端连接,弹簧下端固定在地面上。t=0时,物块A处于静止状态,物块B从A正上方一定高度处自由落下,与A发生碰撞后一起向下运动(碰撞时间极短,且未粘连),到达最低点后又向上运动。已知B运动的v-t图像如图乙所示,其中0~t1的图线为直线,重力加速度为g,弹簧的弹性势能表达式为(其中k为弹簧的劲度系数,x为弹簧的形变量),不计空气阻力。
(1)求物块B的质量;
(2)如果v-t图像中v为已知量,t1t2为未知量,求弹簧的劲度系数;
(3)如果v-t图像中t1t2为已知量,v为未知量,求物块A、B到达最低点的时刻;
(4)物块A、B运动过程是否会分离?如果A、B会分离,则分离瞬间物块的速度大小为多少?

   

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