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一轻弹簧直立在地面上,其劲度系数为k=400N/m,在弹簧的上端与盒子A连接在一...

一轻弹簧直立在地面上,其劲度系数为k=400N/m,在弹簧的上端与盒子A连接在一起,盒子内装物体B,B的上下表面恰与盒子接触,如图所示,A和B的质量m=m=1kg,g=10m/s2,不计阻力,先将A向上抬高使弹簧伸长5cm后从静止释放,A和B一起做上下方向的简谐运动,已知弹簧的弹性势能决定于弹簧的形变大小.

(1)试求A的振幅;

(2)试求B的最大速率;

(3)试求在最高点和最低点A对B的作用力.

 

(1)10cm(2)1.4m/s.(3)30N 【解析】(1)振子在平衡位置时,所受合力为零,设此时弹簧被压缩Δx:(mA+mB)g=kΔx,Δx=5cm. 开始释放时振子处在最大位移处,故振幅A=5cm+5cm=10cm. (2)由于开始时弹簧的伸长量恰等于振子在平衡位置时弹簧的压缩量,故弹性势能相等,设振子的最大速度为v,从开始到平衡位置,根据机械能守恒定律, 得mg·A=mv2 ∴v==1.4m/s, 即B的最大速率为1.4m/s. (3)在最高点,振子受到的重力和弹力方向相同,根据牛顿第二定律,得 , A对B的作用力方向向下,其大小N1=mBa-mBg=10N. 在最低点,振子受到的重力和弹力方向相反,根据牛顿第二定律,得 . A对B的作用力方向向上,其大小N2=mBa+mBg=30N. 点睛:本题要紧扣振幅的定义,运用胡克定律、牛顿第二定律和机械能守恒结合进行分析和求解.  
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考点分析:
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如图所示,在光滑的水平面上,有两个质量都是M的小车A和B,两车之间用轻质弹簧相连,它们以共同的速度v0向右运动,另有一质量为m =的粘性物体,从高处自由落下,正好落在A车上,并与之粘合在一起,求这以后的运动过程中,弹簧获得的最大弹性势能EP

 

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如图所示,一个框架质量m1=200g,通过定滑轮用绳子挂在轻弹簧的一端,弹簧的另一端固定在墙上,当系统静止时,弹簧伸长了10cm,另有一粘性物体质量m2=200g,从距框架底板H=30cm的上方由静止开始自由下落,并用很短时间粘在底板上.g取10m/s2,设弹簧右端一直没有碰到滑轮,不计滑轮摩擦,求框架向下移动的最大距离h多大?

 

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如图所示,一条不可伸缩的轻绳长为l,一端用手握着,另一端系一个小球,今使手握的一端在水平桌面上做半径为r、角速度为ω的匀速圆周运动,且使绳始终与半径为r的圆相切,小球也将在同一水平面内做匀速圆周运动.若人手提供的功率恒为P,求:

(1)小球做圆周运动的线速度大小;

(2)小球在运动过程中所受到的摩擦阻力的大小.

 

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如图所示,质量为0.3kg的小车静止在光滑轨道上,在它的下面挂一个质量为0.1kg的小球B,车旁有一支架被固定在轨道上,支架上O点悬挂一个质量仍为0.1kg的小球A,两球的球心至悬挂点的距离均为0.2m.当两球静止时刚好相切,两球心位于同一水平线上,两条悬线竖直并相互平行.若将A球向左拉到图中的虚线所示的位置后从静止释放,与B球发生碰撞,如果碰撞过程中无机械能损失,求碰撞后B球上升的最大高度和小车所能获得的最大速度.

 

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如图所示,一辆质量m=2kg的平板车左端放有质量M=3kg的小滑块,滑块与平板车之间的动摩擦因数μ=04,开始时平板车和滑块共同以v0=2m/s的速度在光滑水平面上向右运动,并与竖直墙壁发生碰撞,设碰撞时间极短且碰撞后平板车速度大小保持不变,但方向与原来相反.平板车足够长,以至滑块不会滑到平板车右端.(取g=10m/s2)求:

1)平板车第一次与墙壁碰撞后向左运动的最大距离.

2)平板车第二次与墙壁碰撞前瞬间的速度v

3)为使滑块始终不会滑到平板车右端,平板车至少多长?

 

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