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高中物理
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综合题
1.
(2023高一下·北京期末)
杨老师在物理课上做了一个演示实验,实验装置有:一竖直悬挂的、劲度系数为
的弹簧振子,下端装有一记录笔,在竖直面内放置有一记录纸,记录纸由一个电动机
图中未画出
带动。实验时,先让振子上下振动起来,然后让电动机以恒定速率水平向左拉动记录纸,记录笔在纸上留下如图所示的图象。实验结束后,同学们在记录纸上标出了
、
、
、
, 它们为纸上印迹的位置坐标,实验中记录笔与记录纸的摩擦可忽略不计。
(1) 请你从牛顿运动定律出发,结合简谐运动的动力学特点,证明实验中竖直方向的弹簧振子做简谐运动;
(2) 已知电动机以速率为
匀速拉动记录纸,请你利用同学们记录的位置坐标写出振子振动的周期
和振幅
;
(3) 已知弹簧振子的周期为
;其中
为振子的质量,
为回复力与位移的比例系数,请结合(2)的结果,求振子的质量
。
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