1.
(2021高三上·海淀期中)
如圖所示,把一個(gè)質(zhì)量為m、有小孔的小球連接在勁度系數(shù)為k的輕質(zhì)彈簧的一端,彈簧的另一端固定,小球套在光滑的桿上,小球和彈簧組成的系統(tǒng)稱為彈簧振子。開始時(shí)彈簧處于原長(zhǎng),在小球運(yùn)動(dòng)過(guò)程中彈簧形變始終在彈性限度內(nèi),忽略空氣阻力的影響。讓靜止在平衡位置的小球突然獲得向左的初速度,開始在平衡位置附近振動(dòng)。已知振動(dòng)過(guò)程的振幅為A,彈簧振子的振動(dòng)周期 。為了求得小球獲得的初速度大小 ,某同學(xué)的解法如下:
設(shè)向左壓縮彈簧過(guò)程中彈簧的平均作用力大小為F,
由動(dòng)能定理可知 ①
由動(dòng)量定理可知 ②
小球由平衡位置向左運(yùn)動(dòng)壓縮彈簧至最短的過(guò)程所用時(shí)間 ③
聯(lián)立①②③式,可得
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(1)
請(qǐng)指出這位同學(xué)在求解過(guò)程中的錯(cuò)誤;
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(2)
借助
圖像可以確定彈力做功的規(guī)律,在此基礎(chǔ)上,請(qǐng)正確求解出小球初速度大小
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(3)
彈簧振子在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,求彈簧彈力對(duì)小球做正功時(shí),其瞬時(shí)功率P的最大值。
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