如图所示,质量为M的木框内静止在地面上,劲度系数为k的轻质弹簧一端固定于木框,一质量为m的小球放在该弹簧上,让小球在同一条竖直线上作简谐运动,在此过程中木框始终
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如图所示,质量为M的木框内静止在地面上,劲度系数为k的轻质弹簧一端固定于木框,一质量为m的小球放在该弹簧上,让小球在同一条竖直线上作简谐运动,在此过程中木框始终
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如图所示,质量为M的木框内静止在地面上,劲度系数为k的轻质弹簧一端固定于木框,一质量为m的小球放在该弹簧上,让小球在同一条竖直线上作简谐运动,在此过程中木框始终没有离开地面.若使小球始终不脱离弹簧,则:
(1)小球的最大振幅A是多大?
(2)在这个振幅下木框对地面的最大压力是多少?
(3)在这个振幅下弹簧的最大弹性势能是多大?
答案
(1)小球在同一条竖直线上作简谐运动,在此过程中木框始终没有离开地面,且小球始终不脱离弹簧,所以最大振幅应满足:kA=mg,
解之得:A=
mg
k
(2)小球在最低点时弹力最大,对其受力分析,
所以有:F
m
-mg=mg,
即F
m
=2mg,
则木框对地面的最大压力为F=Mg+2mg
(3)这个振幅下弹簧的最大弹性势能,即为弹簧压缩最短时,小球在运动过程中机械能守恒,
由机械能守恒定律可得:
E
P
=
2mgA=
2
(mg)
2
k
答:(1)小球的最大振幅A是
mg
k
;
(2)在这个振幅下木框对地面的最大压力是Mg+2mg;
(3)在这个振幅下弹簧的最大弹性势能是
2
m
2
g
2
k
.
举一反三
将一单摆向左拉至水平标志线上,从静止释放,当摆球运动到最低点时,摆线碰到障碍物,摆球继续向右摆动.用频闪照相机拍到如图所示的单摆运动过程的频闪照片,以下说法正确的是( )
A.摆线碰到障碍物前后的摆长之比为9:4
B.摆线碰到障碍物前后的摆长之比为3:2
C.摆线经过最低点时,线速度不变,半径减小,摆线张力变大
D.摆线经过最低点时,角速度变大,半径减小,摆线张力不变大
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(选修3-4)
(1)下列关于简谐振动和简谐机械波的说法正确的是______.(填入选项前的字母,有填错的不得分)
A.弹簧振子的周期与振幅有关
B.横波在介质中的传播速度由介质本身的性质决定
C.在波传播方向上的某个质点的振动速度就是波的传播速度
D.单位时间内经过媒质中一点的完全波的个数就是这列简谐波的频率
(2)如图所示,扇形AOB为透明柱状介质的横截面,圆心角∠AOB=60°.一束平行于角平分线OM的单色光由OA射入介质,经OA折射的光线恰平行于OB.
①求介质的折射率.
②折射光线中恰好射到M点的光线______(填“能”或“不能”)发生全反射.
题型:不详
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关于单摆的运动,下列说法中正确的是( )
A.单摆摆动过程中,摆线的拉力和摆球重力的合力为回复力
B.摆球通过平衡位置时,所受合力为零
C.摆球通过平衡位置时,所受回复力为零
D.摆球摆动过程中,经过最大位移处时所受合力为零
题型:不详
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弹簧振子做简谐振动,轨迹上有A、B两点,已知振子位于A、B两点的动能E
A
>E
B
,且A、B两点的位移方向相同.关于振子通过A、B两点时的加速度a
A
、a
B
和动量P
A
、P
B
一定有( )
A.a
A
<a
B
,且方向相同
B.a
A
<a
B
,且方向相反
C.P
A
>P
B
,且方向相同
D.P
A
<P
B
,且方向相反
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一质点做简谐运动,关于质点在t
1
、t
2
两个时刻的物理量,下列叙述正确的是( )
A.若t
1
、t
2
时刻的加速度相同,则t
1
、t
2
时刻的动量必相同
B.若t
1
、t
2
时刻的动量相同,则t
1
、t
2
时刻的位移必相同
C.若t
1
、t
2
时刻的回复力相同,则t
1
、t
2
时刻的动能必相同
D.若t
1
、t
2
时刻的动能相同,则t
1
、t
2
时刻的位移必相同
题型:不详
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