如图所示,将质量为mA=100g的物体A放在弹簧上端,与弹簧不连接.弹簧下端连接一质量为mB=200g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5cm,

首页 > 考试 > 物理 > 高中物理 > 牛顿第二定律/2022-10-29 / 加入收藏 / 阅读 [打印]

◎ 题目

如图所示,将质量为mA=100g的物体A放在弹簧上端,与弹簧不连接.弹簧下端连接一质量为mB=200g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5cm,当系统做小振幅简谐振动时,A的平衡位置离地面为3cm,A、B的厚度可忽略不计,g取10m/s2,求:
(1)弹簧的劲度系数k为多大?
(2)为使A在振动过程中始终不离开弹簧,则振子A的振幅不能超过多大?
(3)若A在振动过程中始终不离开弹簧,当A以最大振幅振动时,B对地面的最大压力为多大?
魔方格

◎ 答案

(1)振幅很小时,A、B间不会分离,将A和B整体作为振子,当它们处于平衡位置时,根据平衡条件得:
k△x=mAg
又形变量△x=x-h=0.02m
联立可解得:k=50N/m
(2)在平衡位置时,弹簧的压缩量为△x=0.02m
要使A振动过程中不离开弹簧,A振动的最高点不能高于弹簧的原长处
所以A振动的振幅的最大值A=△x=0.02m=2cm
(3)A以最大振幅A振动时,振动到最低点,弹簧的压缩量最大,根据对称性
此时压缩量△x′=2A=0.04m=4cm
对B受力分析可得:FN=mBg+k△x′
可解得:FN=4N
由牛顿第三定律可得,B对地面的最大压力为FN′=-FN=-4N,负号表示方向竖直向下.

◎ 解析

“略”

◎ 知识点

    专家分析,试题“如图所示,将质量为mA=100g的物体A放在弹簧上端,与弹簧不连接.弹簧下端连接一质量为mB=200g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5cm,…”主要考查了你对  【共点力的平衡】,【牛顿第二定律】,【牛顿第三定律】,【简谐运动的振幅】,【简谐运动的周期、频率和角频率】,【简谐运动的回复力和能量】  等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”,你可以点击相应的链接进行查看和学习。

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