题目
【填空题】一物体质量为0.25kg,在弹性力作用下作简谐振动,弹簧的劲度系数k=25N/m,如果起始振动时系统具有势能0.06J和动能0.02J,求振幅A=cm[格式:请保留到整数位,如5, 7,等]
【填空题】一物体质量为0.25kg,在弹性力作用下作简谐振动,弹簧的劲度系数k=25N/m,如果起始振动时系统具有势能0.06J和动能0.02J,求振幅A=cm[格式:请保留到整数位,如5, 7,等]
题目解答
答案
8
解析
考查要点:本题主要考查简谐振动中的能量守恒关系,以及振幅与能量的定量计算。
解题核心思路:
简谐振动的总机械能由动能和势能组成,且总能量在振动过程中保持不变。总能量等于最大势能(或最大动能),而最大势能对应振幅位置。利用公式 $E = \frac{1}{2}kA^2$,结合已知条件求解振幅。
破题关键点:
- 确定总能量:初始时刻的动能和势能之和即为总机械能。
- 建立能量与振幅的关系:总能量等于最大势能,代入公式求解振幅。
-
计算总机械能
系统的总机械能 $E$ 是初始时刻的动能和势能之和:
$E = \text{动能} + \text{势能} = 0.02 \, \text{J} + 0.06 \, \text{J} = 0.08 \, \text{J}$ -
利用能量公式求振幅
总机械能也等于最大势能,即:
$E = \frac{1}{2}kA^2$
代入已知 $k = 25 \, \text{N/m}$ 和 $E = 0.08 \, \text{J}$:
$0.08 = \frac{1}{2} \cdot 25 \cdot A^2$
解得:
$A^2 = \frac{0.08 \times 2}{25} = 0.0064$
$A = \sqrt{0.0064} = 0.08 \, \text{m} = 8 \, \text{cm}$