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:869 题号:16339463
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?
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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。
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【推荐2】如图所示为一款近期火爆的玩具“弹簧小人”,由头部、弹簧及底部组成,头部质量为,弹簧质量不计,劲度系数为,底部质量为,开始时弹簧小人静止于桌面上,现轻压头部后由静止释放,弹簧小人不停上下振动。已知当弹簧形变量为时,其弹性势能,不计一切摩擦和空气阻力,重力加速度为,弹簧始终在弹性限度内。
(1)若使弹簧小人在振动过程中底部始终不离开桌面,则轻压头部释放时弹簧的压缩量需满足什么条件?
(2)若轻压头部释放时弹簧的压缩量为,则弹簧小人在运动过程中头部的最大速度是多大?
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【推荐3】如图所示,质量为m的木块放在弹簧上,与弹簧一起在竖直方向上做简谐运动。当振幅为A时,物体对弹簧的最大压力是物体重力的1.5倍,则:
(1)弹簧对物体的最小弹力是多大?弹簧的劲度系数k是多大?
(2)要使物体在振动中不离开弹簧,振幅不能超过多大?
(3)在(2)的前提下,弹簧的最大弹性势能为多少?
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共计 平均难度:一般