如圖1所示,彈簧a和彈簧b為兩根相同的彈簧,與可視為質(zhì)點的小球相連,另外兩端固定,小球處于靜止?fàn)顟B(tài)時兩彈簧均處于伸長狀態(tài)且伸長量為x0,彈簧的勁度系數(shù)為k,質(zhì)量不計,小球的質(zhì)量為m,整個裝置處于光滑的水平面上?,F(xiàn)將小球向右緩慢推動一段距離x(x<x0)。
(1)求此刻彈簧a彈力的大小和彈簧b彈力的大??;
(2)a.用圖2中的橫軸x表示小球相對于初始位置的位移,縱軸F表示彈簧的彈力(均以水平向右為正方向)。請在圖2中畫出彈簧a的彈力Fa隨x變化的Fa-x圖像,以及彈簧b的彈力Fb隨x變化的Fb-x圖像;
b.取小球處于初始位置時系統(tǒng)的彈性勢能為零,請利用圖2中的圖像求出小球被向右推動了距離x時系統(tǒng)的彈性勢能Ep;
(3)如圖3所示,將小球在水平面內(nèi)沿與兩彈簧軸線相垂直的方向移動一小段距離y,請通過計算論證,釋放后小球是否做簡諧運動以及其運動可視為簡諧運動的條件。(請對論證過程中用到的物理量加以說明;論證過程中有可能用到的數(shù)學(xué)知識有:當(dāng)θ很小時,sinθ≈tanθ)
【答案】見試題解答內(nèi)容
【解答】
【點評】
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