题目
10.一个弹簧振子做简谐振动,在平衡位置时,它的动能大小为E,如果将振幅增加为-|||-原来的2倍,重物的质量减小为原来的 1/4 ,则它的总能量变为 ()-|||-A.4E B.2E C.E D. E/4-|||-(二)填空题

题目解答
答案
A. 4E
解析
考查要点:本题主要考查弹簧振子简谐振动中的能量关系,重点在于理解总能量与振幅、弹簧劲度系数的关系,以及质量变化对总能量的影响。
解题核心思路:
- 总能量公式:弹簧振子的总能量由振幅和弹簧劲度系数决定,公式为 $E_{\text{总}} = \frac{1}{2}kA^2$,与质量无关。
- 初始条件分析:在平衡位置时动能最大,等于总能量,即初始总能量为 $E$。
- 参数变化影响:振幅变为原来的2倍,总能量变为原来的4倍;质量变化不影响总能量,因此最终总能量为 $4E$。
破题关键点:
- 明确总能量公式,排除质量变化的干扰。
- 振幅变化直接导致总能量按平方关系变化。
初始状态:
振子在平衡位置时动能为 $E$,此时动能最大,等于总能量,即:
$E_{\text{总,初始}} = E = \frac{1}{2}kA^2$
参数变化后:
- 振幅变为原来的2倍:新振幅 $A' = 2A$。
- 质量变为原来的 $\frac{1}{4}$:质量变化不影响总能量公式 $E_{\text{总}} = \frac{1}{2}kA^2$,因此总能量仅由新振幅决定。
- 计算新总能量:
$E_{\text{总,新}} = \frac{1}{2}k(A')^2 = \frac{1}{2}k(2A)^2 = 4 \cdot \frac{1}{2}kA^2 = 4E$
结论:总能量变为原来的4倍,即 $4E$。