如图所示,质量为m的物体放在弹簧上,在竖直方向上做简谐运动,当振幅为A时,物体对弹簧的最大压力是物重的1.5倍,求(1)该简谐运动的平衡位置在何处?(2)物体对弹簧的最小压

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,质量为m的物体放在弹簧上,在竖直方向上做简谐运动,当振幅为A时,物体对弹簧的最大压力是物重的1.5倍,求

(1)该简谐运动的平衡位置在何处?
(2)物体对弹簧的最小压力是多少?
(3)要使物体在振动中不离开弹簧,振幅不能超过多大?

◎ 答案

(1)重力和弹力平衡的位置(此时弹簧的压缩量为2A)    (2)1/2 mg  (3) 2A

◎ 解析


试题分析:(1)重力和弹力平衡的位置
(2)当木块运动到最低点时,对弹簧弹力最大,此时由牛顿第二定律得:,因为,所以.当木块运动到最高点时,对弹簧弹力最小,此时由牛顿第二定律得:
,由运动的对称性知,最高点与最低点的加速度大小相等,即
,代入求得
(3)在最高点或最低点:,所以弹簧的劲度系数
物 体在平衡位置下方处于超重状态,不可能离开弹簧,只有在平衡位置上方可能离开弹簧.要使物体在振动过程中恰好不离开弹簧,物体在最高点的加速度a=g此时 弹簧的弹力为零.若振幅再大,物体便会脱离弹簧.物体在最高点刚好不离开弹簧时,回复力为重力,所以:,则振幅
点评:解决本题要知道当木块运动到最低点时,对弹簧弹力最大,当木块运动到最高点时,对弹簧弹力最小,并根据牛顿第二定律及胡克定律求解,难度适中.

◎ 知识点

    专家分析,试题“如图所示,质量为m的物体放在弹簧上,在竖直方向上做简谐运动,当振幅为A时,物体对弹簧的最大压力是物重的1.5倍,求(1)该简谐运动的平衡位置在何处?(2)物体对弹簧的最小压…”主要考查了你对  【牛顿第二定律】  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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