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高中物理
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综合题
1.
(2021高三上·海淀期中)
如图所示,把一个质量为m、有小孔的小球连接在劲度系数为k的轻质弹簧的一端,弹簧的另一端固定,小球套在光滑的杆上,小球和弹簧组成的系统称为弹簧振子。开始时弹簧处于原长,在小球运动过程中弹簧形变始终在弹性限度内,忽略空气阻力的影响。让静止在平衡位置的小球突然获得向左的初速度,开始在平衡位置附近振动。已知振动过程的振幅为A,弹簧振子的振动周期
。为了求得小球获得的初速度大小
,某同学的解法如下:
设向左压缩弹簧过程中弹簧的平均作用力大小为F,
由动能定理可知
①
由动量定理可知
②
小球由平衡位置向左运动压缩弹簧至最短的过程所用时间
③
联立①②③式,可得
(1) 请指出这位同学在求解过程中的错误;
(2) 借助
图像可以确定弹力做功的规律,在此基础上,请正确求解出小球初速度大小
;
(3) 弹簧振子在运动过程中,求弹簧弹力对小球做正功时,其瞬时功率P的最大值。
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北京市海淀区2022届高三上学期物理期中练习试卷