勁度系數(shù)為K的輕彈簧豎直懸掛,在其下端掛一質(zhì)量為m的砝碼,然后從彈簧長度為原長處由靜止釋放砝碼,此后( 。
A、砝碼將做簡諧振動
B、砝碼的最大速度是
2mg
k
C、砝碼的最大加速度是2g
D、彈簧的最大勢能是
2m2g2
k
分析:由靜止釋放砝碼后,砝碼將做簡諧振動.當砝碼受到向上的彈簧彈力大小等于重力時,速度達到最大,根據(jù)系統(tǒng)的機械能守恒求解砝碼的最大速度.當砝碼下落到速度為零時,彈簧伸長最大,彈性勢能最大,根據(jù)機械能守恒求解.
解答:解:A、由靜止釋放砝碼后,砝碼在重力和彈簧的彈力作用下將做簡諧振動,故A正確.
B、設(shè)砝碼的最大速度為vm.砝碼的最大速度時,彈簧彈力大小等于砝碼的重力,則得:mg=kx,得彈簧伸長的長度 x=
mg
k

根據(jù)系統(tǒng)的機械能守恒得:mgx=
1
2
m
v
2
m
+
1
2
kx2

解得:vm=
mg2
k
=g
m
k
,故B錯誤.
C、當砝碼下落到速度為零時,彈簧伸長最大,彈性勢能最大,根據(jù)對稱性可知,此時彈簧伸出量為:
x′=2x=2
mg
k

根據(jù)牛頓第二定律得:a=
F-G
m
=
kx′-mg
m
=
2mg-mg
m
=g,所以彈性勢能最大時小球加速度大小為g,故C錯誤.
D、當砝碼下落到速度為零時,彈簧伸長最大,彈性勢能最大,砝碼從靜止開始下落到速度為零時,根據(jù)動能定理研究得:mg?2
mg
k
+W=0-0=0
解得:W=-
2m2g2
k

彈簧彈力做功量度彈性勢能的變化,所以最大的彈性勢能為
2m2g2
k
,故D正確.
故選:AD.
點評:本題要抓住簡諧運動的特點和對稱性,分析能量如何轉(zhuǎn)化,運用機械能守恒和牛頓第二定律進行分析.
練習冊系列答案
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(1)A球與B球碰撞前瞬間的速度v0;
(2)求A球與B球第一次碰撞后瞬間,A球的速度v1和B球的速度v2;
(3)B球被碰后的運動為周期性運動,其運動周期T=2π
M
k
,要使A球與B球第二次仍在B球的初始位置迎面相碰,求勁度系數(shù)k的可能取值.

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1
2
kx2
,式中k為彈簧的勁度系數(shù).求:
(1)判斷小球P的電性和在B點碰后的共同速度;
(2)電場強度E和磁感應強度B的大小;
(3)若把小球P從A到B的過程視為簡諧運動,其周期T=2π
m
k
,則小球從A出發(fā)最終落回到B點的總時間.

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