2020版高中物理 第十一章 3 簡諧運動的回復(fù)力和能量練習(xí)（含解析）新人教版選修3-4

《2020版高中物理 第十一章 3 簡諧運動的回復(fù)力和能量練習(xí)（含解析）新人教版選修3-4》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2020版高中物理 第十一章 3 簡諧運動的回復(fù)力和能量練習(xí)（含解析）新人教版選修3-4（5頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、3　簡諧運動的回復(fù)力和能量 1.(多選)關(guān)于回復(fù)力,下列說法正確的是(　ABC　) A.回復(fù)力是物體離開平衡位置時受到的指向平衡位置的力 B.回復(fù)力是按力的作用效果命名的,它可能由彈力提供,也可能由摩擦力提供 C.回復(fù)力可能是幾個力的合力,也可能是某一個力的分力 D.振動物體在平衡位置時,其所受合力為零 解析:根據(jù)回復(fù)力的定義可知A正確;回復(fù)力是根據(jù)力的作用效果命名的,各種性質(zhì)的力都可以提供回復(fù)力,所以B,C正確;振動物體在平衡位置是振動時受到的回復(fù)力為零的位置,回復(fù)力只是各個外力在振動方向上的合力,回復(fù)力等于零時,合力不一定為零,故D錯誤. 2.關(guān)于簡諧運動中彈簧振子的合力

2、和位移的關(guān)系,圖中表示正確的是(　C　) 解析:根據(jù)F=-kx可知,回復(fù)力與位移的關(guān)系圖象為一條直線,斜率為負值,C項正確. 3.做簡諧運動的彈簧振子,每次通過平衡位置與最大位移處之間的某點時,下組物理量完全相同的是(　B　) A.回復(fù)力、加速度、速度 B.回復(fù)力、加速度、動能 C.回復(fù)力、速度、彈性勢能 D.加速度、速度、機械能 解析:彈簧振子每次通過平衡位置與最大位移處之間的某點時,回復(fù)力大小總是相等,方向總是指向平衡位置,則回復(fù)力相等、加速度相等;但振子可能遠離平衡位置,也可能靠近平衡位置,那么速度大小相等,速度方向可能不同,動能相等,同時根據(jù)能量守恒,與之對應(yīng)的勢能、

3、機械能相等,則B正確. 4.一個做簡諧運動的物體,每次有相同的動能時,下列說法正確的是(　A　) A.一定具有相同的勢能 B.一定具有相同的速度 C.一定具有相同的加速度 D.一定具有相同的位移 解析:簡諧運動中機械能守恒,當(dāng)有相同的動能時,勢能一定相等,A正確;動能相同時,由Ek=mv2可知,具有相同的速率,但速度方向可能不同,故B不正確;根據(jù)簡諧運動的對稱性可知,在動能相同時,有相同大小的a和x,但方向不同,故C,D不正確. 5.如圖所示,彈簧振子B上放一個物塊A,在A與B一起做簡諧運動的過程中,關(guān)于A受力說法中正確的是(　D　) A.物塊A受重力、支持力及彈簧對它的恒

4、定的彈力 B.物塊A受重力、支持力及彈簧對它的大小和方向都隨時間變化的 彈力 C.物塊A受重力、支持力及B對它的恒定的摩擦力 D.物塊A受重力、支持力及B對它的大小和方向都隨時間變化的摩 擦力 解析:物塊A受到重力、支持力和摩擦力的作用.摩擦力提供回復(fù)力,所以隨時間其大小和方向都變化,D選項正確. 6.(多選)如圖表示某質(zhì)點做簡諧運動的圖象,以下說法中正確的是(　CD　) A.t1,t2時刻的速度相同 B.從t1到t2這段時間內(nèi),速度與加速度同向 C.從t2到t3這段時間內(nèi),速度變大,加速度變小 D.t1,t3時刻的加速度相同 解析:t1時刻振子速度最大,t2時刻振

5、子速度為零,故A不正確;t1到t2這段時間內(nèi),質(zhì)點遠離平衡位置,故速度背離平衡位置,而加速度指向平衡位置,所以二者方向相反,則B不正確;在t2到t3這段時間內(nèi),質(zhì)點向平衡位置運動,速度在增大,而加速度在減小,故C正確;t1和t3時刻質(zhì)點在平衡位置,故加速度均為零,D正確. 7.如圖所示,圖(甲)為以O(shè)點為平衡位置,在A,B兩點間做簡諧運動的彈簧振子;圖(乙)為該彈簧振子的振動圖象,由圖可知下列說法中正確的是(　A　) A.在t=0.2 s時,彈簧振子可能運動到B位置 B.在t=0.1 s與t=0.3 s兩個時刻,彈簧振子的速度相同 C.從t=0到t=0.2 s的時間內(nèi),彈簧振子的動

6、能持續(xù)地增加 D.在t=0.2 s與t=0.6 s兩個時刻,彈簧振子的加速度相同 解析:t=0.2 s時,振子的位移為正的最大,但由于沒有規(guī)定正方向,所以此時振子的位置可能在A點,也可能在B點,A正確;t=0.1 s時速度為正,t=0.3 s時速度為負,兩者方向相反,B錯誤;從t=0到t=0.2 s的時間內(nèi),彈簧振子遠離平衡位置,速度減小,動能減小,C錯誤;t= 0.2 s與t=0.6 s兩個時刻,位移大小相等,方向相反,故加速度大小相等,方向相反,D錯誤. 8.(多選)做簡諧運動的彈簧振子,質(zhì)量為m,最大速率為v,則下列說法正確的是(　AD　) A.從某一時刻算起,在半個周期的時間

7、內(nèi),回復(fù)力做的功一定為零 B.從某一時刻算起,在半個周期的時間內(nèi),回復(fù)力做的功可能是零到mv2之間的某一個值 C.從某一時刻算起,在半個周期的時間內(nèi),速度變化量一定為零 D.從某一時刻算起,在半個周期的時間內(nèi),速度變化量的大小可能是零到2v之間的某一個值 解析:彈簧振子在半個周期內(nèi)剛好到達與初位置關(guān)于平衡位置對稱的位置,兩位置的速度大小相等,故由動能定理知,回復(fù)力做的功一定為零,則A正確,B錯誤.由于速度反向(初位置在最大位移處時速度為零),所以在半個周期內(nèi)速度變化量的大小為初速度大小的2倍,因此在半個周期內(nèi)速度變化量的大小應(yīng)為0到2v之間的某一個值,則C錯誤,D正確. 9.一個做簡

8、諧運動的質(zhì)點,先后以同樣的速度通過相距10 cm的A,B兩點,歷時0.5 s(如圖所示).過B點后再經(jīng)過t=0.5 s,質(zhì)點以大小相等、方向相反的速度再次通過B點,則質(zhì)點振動的周期是(　C　) A.0.5 s B.1.0 s C.2.0 s D.4.0 s 解析:根據(jù)題意,由振動的對稱性可知,A,B的中點(設(shè)為O)為平衡位置,A,B兩點對稱分布于O點兩側(cè),如圖所示;質(zhì)點從平衡位置O向右運動到B的時間應(yīng)為tOB=×0.5 s=0.25 s.質(zhì)點從B向右到達右方最大位移處(設(shè)為D)的時間tBD=×0.5 s=0.25 s.所以,質(zhì)點從O到D的時間tOD=T=0.25 s+0.25 s=0

9、.5 s,所以T=2.0 s. 10.(多選)如圖所示,質(zhì)量為m的小球放在勁度系數(shù)為k的輕彈簧上,小球上下振動而又始終未脫離彈簧.則(　AD　) A.小球的最大振幅為 B.在最大振幅下彈簧對小球的最大彈力是mg C.小球在振動過程中機械能守恒 D.彈簧的最大彈性勢能為 解析:最大振幅滿足kA=mg,所以A=,故A項正確;在A=的條件下小球在最高點和最低點所受回復(fù)力大小相同,故在最低點有Fm-mg=mg,得Fm=2mg,所以B項錯誤;小球和彈簧組成的系統(tǒng)機械能守恒,所以C項錯誤;當(dāng)小球到達最低點時彈簧的形變量最大,所以彈性勢能最大,根據(jù)機械能守恒得最大彈性勢能為2mgA=,所

10、以D項正確. 11.(多選)一質(zhì)點做簡諧運動的圖象如圖所示,則下列說法中正確的是(　BD　) A.在0.015 s時,速度和加速度都沿x軸負方向 B.在0.01～0.03 s內(nèi),速度與加速度先反方向后同方向,且速度是先減小后增大,加速度是先增大后減小 C.在第8個0.01 s內(nèi),速度與位移方向相同,且都在不斷增大 D.在每1 s內(nèi),回復(fù)力的瞬時功率有100次為零 解析:在0.015 s時,從圖象中可以看出,速度方向沿x軸負方向,而加速度方向沿x軸正方向,A項錯誤;在0.01～0.03 s時間內(nèi),速度方向先沿x軸負方向,后沿x軸正方向,速度先減小后增大,而加速度方向始終沿x軸正方

11、向,先增大后減小,所以B項正確;第8個0.01 s內(nèi)的位移沿x軸正方向且逐漸增大,而速度卻在不斷減小,所以C項錯誤;由題圖可知,T=0.04 s,1 s內(nèi)的周期數(shù)n==25,當(dāng)回復(fù)力為零時,回復(fù)力的功率為零,當(dāng)回復(fù)力最大時,質(zhì)點速度為零,回復(fù)力的功率也為零,這樣一個周期內(nèi),功率為零的時刻有4次,因此,在每1 s內(nèi)回復(fù)力的瞬時功率為零的次數(shù)有4×25=100(次),所以D項正確. 12.如圖所示,一彈簧振子在A,B間做簡諧運動,平衡位置為O,已知振子的質(zhì)量為M. (1)簡諧運動的能量取決于　　　　,物體振動時　　　 　能和　　　　能相互轉(zhuǎn)化,總　　　　守恒.? (2)若振子運

12、動到B處時將一質(zhì)量為m的物體放到M的上面,且m和M無相對運動而一起運動,下述正確的是　　　　.? A.振幅不變 B.振幅減小 C.最大動能不變 D.最大動能減小 解析:(1)簡諧運動的能量取決于振幅,物體振動時動能和彈性勢能相互轉(zhuǎn)化,總機械能守恒. (2)振子運動到B點時速度恰為零,此時放上m,系統(tǒng)的總能量即為此時彈簧儲存的彈性勢能,由于簡諧運動中機械能守恒,所以振幅保持不變,因此選項A正確,B錯誤.由于機械能守恒,最大動能不變,所以選項C正確,D錯誤. 答案:(1)振幅　動　彈性勢　機械能　(2)AC 13.如圖所示,質(zhì)量為m的物塊A放在木板B上,而B固定在豎直彈簧上.若使A隨B一起沿豎直方向做簡諧運動而始終不脫離,則充當(dāng)A的回復(fù)力的是　　　　　　　　.當(dāng)A的速度達到最大值時,A對B的壓力大小為　　　　.? 解析:對A受力分析,它受到重力和B對它的支持力,A和B一起做簡諧運動,A的回復(fù)力是由重力和支持力的合力提供的.當(dāng)支持力和重力平衡時,A的速度最大,即有FA=mg. 答案:重力和支持力的合力　mg - 5 -