题目内容
【题目】对于一些变化的物理量,平均值是衡量该物理量大小的重要的参数。比如在以弹簧振子为例的简谐运动中,弹簧弹力提供回复力,该力随着时间和位移的变化是周期性变化的,该力在时间上和位移上存在两个不同的平均值。弹力在某段时间内的冲量等于弹力在该时间内的平均力乘以该时间段;弹力在某段位移内做的功等于弹力在该位移内的平均值乘以该段位移。如图所示,光滑的水平面上,一根轻质弹簧一端和竖直墙面相连,另一端和可视为质点的质量为m的物块相连,已知弹簧的劲度系数为k,O点为弹簧的原长,重力加速度为g。该弹簧振子的振幅为A。
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①求出从O点到B点的过程中弹簧弹力做的功,以及该过程中弹力关于位移x的平均值的大小
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②弹簧振子的周期公式为
,求从O点到B点的过程中弹簧弹力的冲量以及该过程中弹力关于时间t的平均值的大小
;
【答案】①
; ②
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【解析】
①F-x图像中面积表示功,
;
②因为F=-kx:所以F-t图像如右图所示;
从O点到B点根据动能定理,
,
;
从O点到B点根据动量定理,
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