简谐运动(于万堂)(3)

2020-04-14 00:24

3..如图所示,假想在地球表面的A、B两地之间开凿一直通隧道,在A处放置一个小球,小球在地球引力的作用下从静止开始在隧道内运动,忽略一切摩擦阻力,试求小球的最大速度,以及小球从A运动到B所需要的时间,已知地球半径为R, 地球半径为R,A和B之间的直线距离为L,地球内部质量密度均匀,不考虑地球的自转.

4.若沿地球两极间的地轴钻一个洞,当一物从北极无初速地落入这无底洞时,物体将如何运动?到达南极的时间是多少?

5.有一粗细均匀的U型管中装有一定质量的水,水柱的总长度为L,受扰后水在管中振动,忽略管壁对水运动的阻力,求振动的周期

6.有人提出了一种不用火箭发射人造地球卫星的设想.其设想如下:沿地球的一条弦挖一通道,如图所示.在通道的两个出口处A和B,分别将质量为M的物体和质量为m的待发射卫星同时自由释放,只要M比m足够大,碰撞后,质

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量为m的物体,即待发射的卫星就会从通道口B冲出通道;设待发卫星上有一种装置,在待发卫星刚离开出口B时,立即把待发卫星的速度方向变为沿该处地球切线的方向,但不改变速度的大小.这样待发卫星便有可能绕地心运动,成为一个人造卫星.若人造卫星正好沿地球表面绕地心做圆周运动,则地心到该通道的距离为多少?己知M=20m,地球半径假定地球是质量均匀分布的球体,通道是光滑的,两物体间的碰撞是弹性的. R0=6400 km.

7.如图所示,质量为m的物块放在弹簧上,弹簧在竖直方向上做简谐运动,当振幅为A时,物体对弹簧的最大压力是物重的1.8倍,则物体对弹簧的最小压力是物重的多少倍?欲使物体在弹簧振动中不离开弹簧,其振幅最大为多少?

m

8.在光滑水平面上有一弹簧振子,弹簧的劲度系数为k,振子质量为M,振动的最大速度为v0.当振子在最大位移为A的时刻把质量为m的物体轻放在其上,则(1)要保持物体和振子一起振动,二者间动摩擦因数至少多大?(2)一起振动时,二者经过平衡位置的速度多大?

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二者的振幅又是多大?

9.如图所示,两个相同的柱形滚轮平行、登高、水平放置,绕各自的轴线等角速、反方向地转动,在滚轮上覆盖一块均质的木板。已知两滚轮轴线的距离为L 、滚轮与木板之间的动摩擦因素为μ、木板的质量为m ,且木板放置时,重心不在两滚轮的正中央。试证明木板做简谐运动,并求木板运动的周期。

10.如图所示,三根长度均为L = 2.00m地质量均匀直杆,构成一正三角形框架ABC,C点悬挂在一光滑水平轴上,整个框架可绕转轴转动。杆AB是一导轨,一电动松鼠可在导轨上运动。现观察到松鼠正在导轨上运动,而框架却静止不动,试讨论松鼠的运动是一种什么样的运动。

11.如图所示,两根相同的弹性系数分别为k1和k2的轻质弹簧,连接一个质量为m的滑块,可以在光滑的水平面上滑动。试求这个系统的振动周期T 。

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12.两个弹簧通过一个动滑轮(不计质量)再与质量为m的钩码相连,如图11所示,钩码在竖直方向上的振动周期又是多少?

13.两弹簧和钩码通过轻杆和转轴,连成了图12所示的系统,已知k1 、k2 、m 、a 、b ,再求钩码的振动周期T 。

14.质量为10g的物体做简谐振动,振幅为24cm,周期为4s,当t=0时坐标为+24cm。试求:(1)当t=0.5s时物体的位置。(2)当t=0.5s时作用在物体上力的大小和方向。(3)物体从初始位运动到x??12cm处所需的时间。(4)当x??12cm时物体的速度。

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15.一物体在水平面上做简谐振动,振幅为10cm,当物体离开平衡位置6cm时,速度为24cm/s,(1)周期是多少?(2)当速度为?12cm/s时,位移是多少?

(3)如果在振动的物体上加一小物体,当运动到路程的末端时,小物体相对于物块刚要开

始滑动,求它们之间的摩擦系数。

16质量为M的小平板固定在劲度系数为k的轻弹簧上,弹

簧的另一端固定在地上,有一质量为m的小球沿入射

角?方向以速度v0射向小平板,并发生完全弹性碰撞,忽略一切摩擦,求碰撞后小平板的振动方程?

17.某液体的密度随深度线性增加,液体表面的密度为?0,深度为D处的密度为2?0,一密

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