分析 (1)简谐运动的振幅A是振动物体离开平衡位置的最大距离,根据此定义,可先求出振子在平衡位置时,弹簧的压缩量,即可求解A.
(2)振子到达平衡位置时B的速率最大,从开始到平衡位置,运用机械能守恒定律列式,可求出B的最大速率.
(3)先由整体法求出加速度,再隔离B,运用牛顿第二定律求解.
解答 解:(1)在平衡位置处弹簧的弹力等于A、B的重力,所以从原长到平衡位置弹簧压缩量:
x1=$\frac{2mg}{k}=\frac{2×1×10}{200}$=0.1m=10cm
则:振幅A=x+x1=20 cm.(式中x为抬高A时弹簧的伸长量)
(2)最大速率在平衡位置,从最高点到平衡位置过程中,前后位置弹簧的弹性势能相等,因此重力势能转化为动能.
(mA+mB)g•A=(mA+mB)v2
解得:v=2 m/s
(3)在最高点对A、B整体受到的重力和弹力方向相同,根据牛顿第二定律:
(mA+mB)g+kx=(mA+mB)a
代入数据得:a=30m/s2
对B:设A对B的力为F1,
则:F1+mBg=mBa,所以:F1=mBa-mBg=1×(30-10)=20N,方向竖直向下
在最低点:根据简谐振动的对称性,整体具有竖直向上的加速度,大小仍为a,
对B:设A对B的力为F2
则:F2-mBg=mBa
所以:F2=mBg+mBa=1×(10+30)=40N
方向竖直向上
答:(1)物体A的振幅是20cm;
(2)物体B的最大速率是2m/s;
(3)在最高点和最低点时A对B的作用力分别是20N,方向竖直向下和40N,方向竖直向上.
点评 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.
科目:高中物理 来源: 题型:选择题
A. | 卫星在轨道3上的周期小于在轨道1的周期 | |
B. | 卫星在轨道2上的机械能大于轨道3上的机械能 | |
C. | 卫星在轨道1上经过Q点时的加速度等于它在轨道2上经过Q点时的加速度 | |
D. | 卫星在轨道2上经过P点的速率大于它在轨道3上经过P点的速率 |
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科目:高中物理 来源: 题型:选择题
A. | 小球在摆动过程中受到的外力的合力即为向心力 | |
B. | 小球在最低点C所受的合外力即为向心力 | |
C. | 小球在摆动过程中使其速率发生变化的力为绳子的拉力 | |
D. | 在最高点A、B,因小球的速度为零,所以小球受到的合外力为零 |
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科目:高中物理 来源: 题型:多选题
A. | 大量的光子中有些光子表现出波动性,有些光子表现出粒子性 | |
B. | 光在传播时是波,而与物质相互作用时就转变成粒子 | |
C. | 速度相等的电子和质子,电子的物质波长长 | |
D. | 运动的微观粒子与光子一样,当它们通过一个小孔时,都没有特定的运动轨道 |
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科目:高中物理 来源: 题型:实验题
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科目:高中物理 来源: 题型:选择题
A. | 速度一定在减小 | B. | 位移一定在减小 | ||
C. | 速度与位移方向相反 | D. | 加速度与速度方向相同 |
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科目:高中物理 来源: 题型:解答题
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科目:高中物理 来源: 题型:选择题
A. | 箭头1所示的方向 | B. | 箭头2所示的方向 | C. | 箭头3所示的方向 | D. | 箭头4所示的方向 |
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科目:高中物理 来源: 题型:选择题
A. | 它们的质量可能不同 | B. | 它们的速度可能不同 | ||
C. | 它们的向心加速度一定相同 | D. | 它们离地心的距离可能不同 |
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