问题 问答题

如图所示,现在用外力F压缩B并保持其静止,不计摩擦和空气阻力,设弹簧的劲度系数为k,在距离地面高H处的地方,把小球A以初速度v0=10m/s水平抛出,与此同时把球B由静止释放,已知球B在水平面上作周期为T的简谐运动,当A落地时,B恰好将弹簧压缩成最短,重力加速度g取10m/s2,求:

(1)物体B振动时的振幅;

(2)H的高度;

(3)物体A落地时的速度.

答案

(1)对物体B:设此时弹簧伸长即振幅A,则F=kA,

得振幅A=

F
k

(2)物体B将弹簧压缩成最短经历时间为:t=(

1
2
+n)T(n=0、1、2…)

得H=

1
2
gt2=
(1+2n)2gt2
8
(n=0、1、2…)

(3)物体A落地时,

vx=v0

vy=gt=

2n+1
2
gT(n=0,1,2…)

速度v为:

v=

v02+vy2
=
v02+
(2n+1)2g2T2
4
(n=0,1,2…)

答:(1)物体B振动时的振幅为

F
k

(2)H的高度为

(1+2n)2gt2
8
(n=0,1,2…);

(3)物体A落地时的速度为

v02+
(2n+1)2g2T2
4
(n=0,1,2…).

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