分析 (1)根據(jù)力的平衡條件求解物塊靜止于O點時,彈簧彈力的大;
(2)由胡克定律和牛頓第二定律結(jié)合分析向下運動過程中加速度隨距離的變化情況,再作加速度a與x關(guān)系圖線;
(3)利用功能關(guān)系求解物塊動能的最大值.
解答 解:(1)物塊靜止于O點時,在重力、拉力和彈簧彈力作用下,處于平衡狀態(tài),設(shè)彈力為F,則:
由平衡條件可得:mg+F=T,即F=T-mg=2mg-mg=mg;
(2)撤去拉力后,物體做簡諧運動.當(dāng)在撤去拉力的瞬間,設(shè)彈簧的勁度系數(shù)為K,由胡克定律可得:mg=kh,解得:K=$\frac{mg}{h}$,
此時,加速度為:a1=$\frac{mg+mg}{m}$=2g,方向向下;
向下運動過程中,由牛頓第二定律得:a=$\frac{mg+kx}{m}$,形變量x減小,物體向下做加速度減小的加速運動,當(dāng)彈簧恢復(fù)原長,下降高度為 h,a2=g,方向向下;
當(dāng)彈簧恢復(fù)原長后,繼續(xù)向下運動,彈力向上,由a=$\frac{mg-kx}{m}$可知,形變量增大,物體向下做加速度減小的加速運動,當(dāng)彈力等于重力時,kh′=mg,h′=h,a3=0;
當(dāng)彈力等于重力時,此位置為簡諧運動的平衡位置.前兩個過程物體下降總的高度為2h,此后物體繼續(xù)向下運動,彈力大于重力,由a=$\frac{kx-mg}{m}$可知,形變量增大,物體做加速度增大的減速運動,由對稱性可知,下降到最低點,此過程向下運動的距離為2h,加速度為:a4=2g,方向向上;
由表達式可知a與x是線性變化,綜上分析,物塊向下運動到位移x=4h過程中的加速度a與x關(guān)系圖線如圖示:
(3)當(dāng)物體下降到彈力等于重力時,合力為零,速度最大,動能最大,因為彈性勢能只與形變量有關(guān),由以上分析可知,彈性勢能變化量為0,所以:
由功能關(guān)系可得:EKm=2mgh.
答:(1)求物塊靜止于O點時,彈簧彈力的大小為 mg;
(2)物塊向下運動到位移x=4h過程中的加速度a與x關(guān)系圖線如圖所示;
(3)向下運動過程中,物塊動能的最大值為2mgh.
點評 解答此題的關(guān)鍵是:①理清物體的運動過程;②由胡克定律和牛頓第二定律結(jié)合分析向下運動過程中加速度隨距離的變化情況;③彈性勢能只與形變量和勁度系數(shù)有關(guān).
科目:高中物理 來源: 題型:計算題
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科目:高中物理 來源: 題型:實驗題
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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題
A. | 在這一過程中,A受到的拉力大小不變 | |
B. | 在這一過程中,B的速度總大于A的速度 | |
C. | 在這一過程中,滿足m2gh=$\frac{1}{2}$m1v2 | |
D. | 在這一過程中,滿足m2gh=$\frac{1}{2}$(m1+m2)v2 |
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科目:高中物理 來源: 題型:多選題
A. | 從波源開始振動到波源遷移到地面需要經(jīng)過1.75s時間 | |
B. | 從波傳到N處開始計時,經(jīng)過t=0.03s,位于x=240m處的質(zhì)點剛好開始振動 | |
C. | 波的周期為0.015s | |
D. | 波動圖象上的質(zhì)點M此時速度方向沿y軸負方向,動能正在減少 | |
E. | 波動圖象上x=0m到x=120m之間此時還有3個點與M點的加速度相同 |
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科目:高中物理 來源: 題型:計算題
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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題
A. | 8塊,360轉(zhuǎn)/分 | B. | 16塊,180轉(zhuǎn)/分 | C. | 16塊,360轉(zhuǎn)/分 | D. | 32塊,180轉(zhuǎn)/分 |
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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題
A. | a、b兩顆衛(wèi)星的運動速度相同 | |
B. | 衛(wèi)星在軌道I上的運動周期一定大于衛(wèi)星在軌道Ⅱ上的運動周期 | |
C. | 衛(wèi)星a、b、c此時運行的線速度大小滿足Va=Vb>Vc>V1 | |
D. | 地球?qū)πl(wèi)星c的萬有引力可能大于對衛(wèi)星b的萬有引力 |
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科目:高中物理 來源: 題型:解答題
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