题目内容
如图所示,一质量不计的轻质弹簧的上端与盒子A连接在一起,盒子A放在倾角为θ=300的光滑固定斜面上,下端固定在斜面上.盒子内装一个光滑小球,盒子内腔为正方体,一直径略小于此正方形边长的金属圆球B恰好能放在盒内,已知弹簧劲度系数为k=100N/m,盒子A和金属圆球B质量均为1kg.,将A沿斜面向上提起,使弹簧从自然长度伸长10cm,从静止释放盒子A,A和B一起在斜面上做简谐振动,g取10m/s2,求:
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140824/201408241715071985405.png)
(1)盒子A的振幅.
(2)金属圆球B的最大速度. (弹簧型变量相同时弹性势能相等)
(3)盒子运动到最高点时,盒子A对金属圆球B的作用力大小
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(1)盒子A的振幅.
(2)金属圆球B的最大速度. (弹簧型变量相同时弹性势能相等)
(3)盒子运动到最高点时,盒子A对金属圆球B的作用力大小
(1) 20cm(2)
(3)5N
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试题分析:(1) 振子在平衡位置时,所受合力为零,
设此时弹簧被压缩Δx
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![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140824/20140824171508930312.png)
释 放 时振子处在最大位移处,故振幅A为: A=10cm+10cm=20cm……2′
(2)由于开始时弹簧的伸长量恰等于振子在平衡位置时弹簧的压缩量,
故弹簧势能相等,设振子的最大速率为v,
从开始到平衡位置,根据机械能守恒定律:
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140824/201408241715091791374.png)
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140824/201408241715077131030.png)
(3)在最高点振子受到的重力分力和弹力方向相同,根据牛顿第二定律:
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140824/201408241715098501595.png)
A对B的作用力方向向下,其大小
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140824/20140824171510287429.png)
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140824/20140824171510287429.png)
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140824/20140824171511129804.png)
点评:对于简谐运动的振幅,往往根据定义去分析求解.本题的技巧在于运用简谐运动的对称性.中等难度.
![](http://thumb2018.1010pic.com/images/loading.gif)
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