2019-2020年物理粵教版選修3-4課后集訓：第一章第二節(jié)簡諧運動的力和能量特征-Word版含解析

1、2019-2020年物理粵教版選修3-4課后集訓：第一章第二節(jié)簡諧運動的力和能量特征 Word版含解析基礎(chǔ)過關(guān)1.彈簧振子在光滑水平面上做簡諧運動，在振子向平衡位置運動的過程中( )A.振子所受的彈力逐漸增大 B.振子的位移逐漸增大C.振子的速度逐漸減小 D.振子的加速度逐漸減小解析：振子的位移指由平衡位置指向振動物體所在位置的有向線段，因而向平衡位置運動時位移逐漸減??；而彈力與位移成正比，故回復力也減??；由牛頓第二定律a=F/m可知，加速度也減?。晃矬w向著平衡位置運動時，回復力與速度方向一致，故物體的速度逐漸增大.答案：D2.如圖1-2-3所示為一彈簧振子，O為平衡位置，在A、A間做簡諧運動

2、，下列說法正確的是( )圖1-2-3A.振子在通過O點時，加速度方向發(fā)生改變B.振子在A、A兩點動能和加速度都為0C.振子離開平衡位置向A運動，其動能減少，彈簧彈性勢能也減少D.回復力的方向總是跟物體的位移方向相反解析：O是彈簧振子做簡諧運動的平衡位置，振子的位移方向總是背離平衡位置，回復力方向、加速度方向始終指向平衡位置，故振子在通過O點時，加速度方向發(fā)生改變，回復力的方向總是跟物體的位移方向相反，A、D對.A、A兩點是振動最大位移處，此處回復力、加速度最大，B錯.振子在離開平衡位置向A運動的過程中，速度減小，動能減少，彈簧彈性勢能增加，故C錯.答案：AD3.如圖1-2-4所示，一彈簧振子在

3、A、B間做間諧運動，平衡位置為O，已知振子的質(zhì)量為M，若振子運動到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( )圖1-2-4A.振幅不變 B.振幅減小 C.最大動能不變 D.最大動能減少解析：當振子運動到B點時，M的動能為零，放上m，系統(tǒng)的總能量為彈簧所儲存的彈性勢能Ep，由于簡諧運動過程中系統(tǒng)的機械能守恒，即振幅不變，故A正確.當M和m運動至平衡位置O時，M和m的動能和即為系統(tǒng)的總能量，此動能最大，故最大動能不變，C正確.答案：AC4.關(guān)于簡諧振動的能量，下列說法正確的是( )A.振動能量跟振幅無關(guān) B.動能最大時勢能最大C.振動中機械能守恒 D.動能

4、最大時勢能最小解析：一個振動系統(tǒng)的機械能由振幅的大小決定，振幅越大該系統(tǒng)的振動能量就越大.在振動過程中機械能守恒，平衡位置動能最大，勢能最小由平衡位置向最大位移運動過程中動能減小，勢能增加，最大位移處動能為零，勢能最大.答案：CD5.用一細長線懸一質(zhì)量為m的小球，便組成了單擺.將一個電動傳感器接到計算機上，就可以測量快速變化的力，用這種方法測得的某單擺擺動時懸線上拉力的大小隨時間變化的曲線如圖1-2-5所示.某同學由此圖線提供的信息做出了下列判斷：圖1-2-5t=0.2 s時擺球正經(jīng)過最低點t=1.1 s時擺球正經(jīng)過最低點擺球擺動過程中機械能減小擺球擺動的周期是T=1.4 s上述判斷中，正確的

5、是( )A. B. C. D.解析：根據(jù)單擺特點，當擺球通過最低點時，懸線拉力最大，所以t=0.2 s時，擺球正經(jīng)過最低點，正確；t=1.1 s時擺球在最高點，B項錯誤.當F-t圖象可知，其周期為0.6 s，錯誤；此單擺振動為一阻尼運動所以機械能減少，正確.答案：A6.如圖1-2-6中所示，A、B兩物體組成彈簧振子，在振動過程中，A、B始終保持相對靜止，圖乙中能正確反映振動過程中A受摩擦力Ff與振子的位移x關(guān)系的圖線應為( )圖1-2-6解析：A做簡諧運動的回復力就是由靜摩力提供，所以Ff=-kx，故選C.答案：C7.光滑斜面上物塊A被平行于斜面的輕質(zhì)彈簧拉住靜止于O點，如圖1-2-7所示，現(xiàn)

6、將A沿斜面拉到B點無初速釋放，物體在BC范圍內(nèi)做簡諧運動，則下列說法正確的是( )圖1-2-7A.OB越長，振動能量越大B.在振運過程中，物體A機械能守恒C.A在C點時，由物體與彈簧構(gòu)成的系統(tǒng)勢能最大，在O點時勢能最小D.A在C點時，由物體與彈簧構(gòu)成的系統(tǒng)勢能最大，在B點時勢能最小解析：由彈簧、物體A構(gòu)成的系統(tǒng)在簡諧運動中機械能守恒，且動能、重力勢能、彈性勢能不斷相互轉(zhuǎn)化，在平衡位置O處動能最大，在最大位移處勢能最大，在振動中，振動能量決定振幅的大小.做簡諧運動的能量跟振幅有關(guān)，振幅越大機械能就越大，所以A選項正確；在簡諧運動中，系統(tǒng)機械能守恒，但物體A的重力勢能與動能總和不斷變化(因為彈性勢

7、能在不斷變化)，A的機械能不守恒，B選項錯誤；在簡諧運動中，系統(tǒng)在最大位移處勢能最大，在平衡位置動能最大，勢能最小，所以C選項正確D選項錯誤.方法點撥：簡諧運動的過程是一個動能和勢能(包括重力勢能和彈性勢能)不斷轉(zhuǎn)化的過程，在任意時刻動能和勢能之和等于振動物體總的機械能(彈簧振子應包括彈簧的彈性勢能)，簡諧運動過程中機械能守恒.另外，振動的振幅越大，能量越大.機械能等于它在平衡位置時的最大動能或等于在最大位移處的最大勢能.答案：AC綜合運用8.如圖1-2-8所示，在一傾角為的光滑斜板上，固定著一根原長為l0的輕質(zhì)彈簧，其勁度系數(shù)為k，彈簧另一端連接著質(zhì)量為m的小滑塊，此時彈簧被拉長為l1，現(xiàn)把

8、滑塊沿斜板向上推至彈簧長度恰好為原長，然后突然釋放，求證小滑塊的運動為簡諧運動.圖1-2-8證明：松手釋放，滑塊沿斜板往復運動振動.而振動的平衡位置是小滑塊開始時靜止(合外力為零)的位置，有mgsin=k(l1-l0)滑塊離開平衡位置受力如圖1-2-9所示，滑塊受三個力作用，取沿斜面向上為正方向，當小滑塊離開平衡位置的位移為x時，其合力F=k(l1-l0-x)-mgsin，所以F=-kx圖1-2-9由此可證得滑塊的振動為簡諧運動.9.如圖1-2-10所示，豎直懸掛的輕質(zhì)彈簧下端系著A、B兩個重球質(zhì)量分別為ma=100 g,mb=500 g，系統(tǒng)靜止時彈簧伸長x=15 cm,未超出彈性限度.若剪

9、斷A、B間的細繩，則A在豎直方向做簡諧運動，g取10 m/s2，求：圖1-2-10(1)A球的振幅多大？(2)A球的最大加速度多大？解析：(1)要計算振幅，先要確定A振動時的平衡位置，平衡位置是只懸掛A時的靜止位置，設(shè)此時彈簧伸長了x1.根據(jù)，得x1=2.5 cm振幅A=x-x1=12.5 cm(2)在剪斷細繩的瞬間，A受到的回復力最大，有最大的加速度am.此時回復力F=(ma+mb)g-mag=mbg=5 N，am=50 m/s2.答案：(1)12.5 cm(2)50 m/s210.在光滑水平面上有一彈簧振子，彈簧的勁度系數(shù)為k，振子質(zhì)量為M，如圖1-2-11所示，當振子在最大位移處時把質(zhì)量為m的物體輕放在其上，已知M和m間最大靜摩擦力為mg的倍，問物體m保持與M一起振動的最大振幅為多少？圖1-2-11解析：因m在水平方向振動，m隨M做簡諧運動的回復力只能是M對m的摩擦力，由簡諧運動F=-km可知，振幅越大，m做簡諧運動所需的回復力也越大，但m與M間存在著最大靜摩擦力，一旦m所需的回復力超過這個值，m和M之間就