题目内容

【题目】如图所示,在质量M=5kg的无下底的木箱顶部用一轻弹簧悬挂质量分别为mA=1kgmB=0.5kgAB两物体,弹簧的劲度系数为100N/m。箱子放在水平地面上,平衡后剪断AB间的连线,A将做简谐运动,求:(g=10m/s2)

(1)物体A的振幅?

(2)A运动到最高点时,木箱对地面的压力大小?

【答案】5cm55N,方向竖直向下

【解析】

(1)剪短绳子瞬间有:kx1=(mA+mB)g

设平衡位置时,弹簧的伸长量记为,那么kx2=mAg

故振幅A=x1x2=0.05m=5cm

(2)剪断AB间的连线,A将做简谐运动,且在最低点的恢复力为mBg;根据简谐运动的对称性,到达最高点时恢复力大小也为mBg;据此可知弹簧对A的弹力为5N,方向向上,所以弹簧对顶部的拉力也为F=5N;再以木箱为研究对象,据平衡态可知N=Mg+F=55N由牛顿第三定律可知,木箱对地面的压力大小等于55N,方向竖直向下

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