题目内容
如图所示,将质量为
的平台A连结在劲度系数
的弹簧上端,弹簧下端固定在地上,形成竖直方向的弹簧振子,在A的上方放置
的物块B,使A、B一起上下振动,弹簧原长为5cm.A的厚度可忽略不计,
取10
求:
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(1)当系统做小振幅简谐振动时,A的平衡位置离地面C多高?
(2)当振幅为0.5cm时,B对A的最大压力有多大?
(3)为使B在振动中始终与A接触,振幅不能超过多大?
【答案】
(1)
(2)
(3)振幅不能大于1cm
【解析】(1)振幅很小时,A、B间不会分离,将A和B整体作为振子,当它们处于平衡位置时,根据平衡条件得
(1分)
得形变量
(2分)
平衡位置距地面高度
(2分)
(2)当A、B运动到最低点,有向上的最大加速度,此时A、B间相互作用力最大,设振幅为A
最大加速度
(3分)
取B为研究对象,有
(2分)
得A、B间相互作用力
(2分)
由牛顿第三定律知,B对A的最大压力大小为
(1分)
(3)为使B在振动中始终与A接触,在最高点时相互作用力应满足:
(2分)
取B为研究对象,
,当N=0时,B振动的加速度达到最大值,且最大值
(方向竖直向下)(1分)因
,表明A、B仅受重力作用,此刻弹簧的弹力为零,弹簧处于原长(1分)
振幅不能大于1cm(1分)
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