• 劲度系数为k的轻质弹簧,一端连接质量为2m的物块P(可视为质点),另一端悬挂在天花板上.静止时,P位于O点,此时给P一个竖直向下的速度v0,让P在竖直方向上做简谐运动,测得其振幅为A.当P某次经过最低点时突然断裂成质量均为m的两个小物块B和C,其中B仍与弹簧连接并做新的简谐运动,而C自由下落,求:(1)B所做的简谐运动的振幅.(2)B做简谐运动时经过O点时速率.试题及答案-解答题-云返教育

    • 试题详情

      劲度系数为k的轻质弹簧,一端连接质量为2m的物块P(可视为质点),另一端悬挂在天花板上.静止时,P位于O点,此时给P一个竖直向下的速度v0,让P在竖直方向上做简谐运动,测得其振幅为A.当P某次经过最低点时突然断裂成质量均为m的两个小物块B和C,其中B仍与弹簧连接并做新的简谐运动,而C自由下落,求:
      (1)B所做的简谐运动的振幅.
      (2)B做简谐运动时经过O点时速率.

      试题解答


      见解析
      解:(1)P在O点时,弹簧伸长量△x=
      2mg
      k

      B在最低点时,弹簧的伸长量△x
      1=A+△x
      B的合力为零时,弹簧的伸长量△x
      2=
      mg
      k

      所以B做简谐运动的振幅A
      1=△x1-△x2=A+
      mg
      k

      (2)由能量守恒可知,P从O点运动到最低点的过程中有:
      2mgA+
      1
      2
      ×2mv
      2
      0
      =EP(EP为弹簧弹性势能增加量)
      同理可知,B从最低点回到O点的过程中有:
      E
      P=mgA+
      1
      2
      mv2
      解得:物块B经过O点时的速率v=
      2gA+2v
      2
      0

      答:(1)B所做的简谐运动的振幅为A+
      mg
      k

      (2)B做简谐运动时经过O点时速率为
      2gA+2v
      2
      0

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