高中物理 第11章 第3節(jié)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力和能量檢測(cè)試題 新人教版選修3-4

【成才之路】-學(xué)年高中物理第11章第3節(jié)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力和能量檢測(cè)試題新人教版選修3-4一、選擇題(1～4題為單選題，5、6題為多選題)1．做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的振子每次通過同一位置時(shí)，不相同的物理量是()A．速度 B．加速度C．位移 D．動(dòng)能答案：A解析：振子通過同一位置時(shí)，位移、加速度的大小和方向都相同。速度的大小相同，但方向不一定相同。2．如圖所示，對(duì)做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的彈簧振子m的受力分析，正確的是()A．重力、支持力、彈簧的彈力B．重力、支持力、彈簧的彈力、回復(fù)力C．重力、支持力、回復(fù)力、摩擦力D．重力、支持力、摩擦力答案：A解析：有不少同學(xué)誤選B，產(chǎn)生錯(cuò)解的主要原因是對(duì)回復(fù)力的性質(zhì)不能理解清楚或者說是對(duì)回復(fù)力來源沒有弄清楚造成的，一定清楚地認(rèn)識(shí)到回復(fù)力是根據(jù)效果命名的，它是由其它力所提供的力。3．彈簧振子在做簡(jiǎn)諧振動(dòng)的過程中，振子通過平衡位置時(shí)()A．速度值最大 D．回復(fù)力的值最大C．加速度值最大 D．位移最大答案：A解析：振子通過平衡位置時(shí)速度最大，回復(fù)力、加速度、位移都為零，故只有A項(xiàng)正確。4．下圖為某個(gè)彈簧振子做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的圖象，由圖象可知()A．由于在0.1s末振幅為零，所以振子的振動(dòng)能量為零B．在0.2s末振子具有最大勢(shì)能C．在0.4s末振子具有的勢(shì)能尚未達(dá)到最大值D．在0.4s末振子的動(dòng)能最大答案：B解析：簡(jiǎn)諧振動(dòng)的能量是守恒的，故A、C錯(cuò)；0.2秒末、0.4秒末位移最大，動(dòng)能為零，勢(shì)能最大，故B對(duì)，D錯(cuò)。5．關(guān)于簡(jiǎn)諧振動(dòng)，以下說法中正確的是()A．回復(fù)力總指向平衡位置B．加速度、速度方向永遠(yuǎn)一致C．在平衡位置加速度、速度均達(dá)到最大值D．在平衡位置速度達(dá)到最大值，而加速度為零答案：AD解析：回復(fù)力是把物體拉回到平衡位置的力，A對(duì)；加速度方向始終指向平衡位置，速度方向可能指向平衡位置，也可能遠(yuǎn)離平衡位置，B錯(cuò)誤；平衡位置位移為零，據(jù)a＝－eq\f(kx,m)知加速度為零，勢(shì)能最小，動(dòng)能最大，速度最大，C錯(cuò)，D對(duì)。6．當(dāng)一彈簧振子在豎直方向上做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)時(shí)，下列說法中正確的是()A．振子在振動(dòng)過程中，速度相同時(shí)，彈簧的長度一定相等，彈性勢(shì)能相同B．振子從最低點(diǎn)向平衡位置運(yùn)動(dòng)過程中，彈簧彈力始終做負(fù)功C．振子在運(yùn)動(dòng)過程中的回復(fù)力由彈簧的彈力和振子的重力的合力提供D．振子在運(yùn)動(dòng)過程中，系統(tǒng)的機(jī)械能守恒答案：CD解析：振子在平衡位置兩側(cè)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，速度相同的位置可能出現(xiàn)在關(guān)于平衡位置對(duì)稱的兩點(diǎn)，這時(shí)彈簧長度明顯不等，A錯(cuò)；振子由最低點(diǎn)向平衡位置運(yùn)動(dòng)的過程中，彈簧對(duì)振子施加的力指向平衡位置，應(yīng)做正功。B錯(cuò)；振子運(yùn)動(dòng)中的回復(fù)力由彈簧振子所受合力提供且運(yùn)動(dòng)中機(jī)械能守恒，故C、D對(duì)。二、非選擇題7．(·臨沂高三模擬)描述簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)特征的公式是x＝________。自由下落的籃球經(jīng)地面反彈后上升又落下。若不考慮空氣阻力及在地面反彈時(shí)的能量損失，則此運(yùn)動(dòng)________(填“是”或“不是”)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。答案：Asinωt不是解析：簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的特征公式為x＝Asinωt，其中A是振幅；自由落體又反彈起來的過程中，回復(fù)力始終為重力，恒定不變，與偏離平衡位置的位移不成正比，不符合簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的規(guī)律。8．如圖所示，光滑的水平面上放有一彈簧振子，已知小球質(zhì)量m＝0.5kg，彈簧勁度系數(shù)k＝240N/m，將小球從平衡位置O向左平移，將彈簧壓縮5cm，靜止釋放后小球在A、B間滑動(dòng)，則(1)小球加速度最大是在A、B、O三點(diǎn)中哪點(diǎn)？此時(shí)小球加速度多大？(2)小球速度最大是在A、B、O三點(diǎn)中哪點(diǎn)？此時(shí)小球速度多大？(假設(shè)整個(gè)系統(tǒng)具有的最大彈性勢(shì)能為0.3J)答案：(1)A點(diǎn)或B點(diǎn)，24m/s2(2)O點(diǎn)，1.1m/s解析：(1)由于簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的加速度a＝eq\f(F,m)＝－eq\f(k,m)x，故加速度最大的位置在最大位移處的A或B兩點(diǎn)，加速度大小a＝eq\f(k,m)x＝eq\f(240,0.5)×0.05m/s2＝24m/s2(2)在平衡位置O小球的速度最大。根據(jù)機(jī)械能守恒，有Epm＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,m)故vm＝eq\r(\f(2Epm,m))＝eq\r(\f(2×0.3,0.5))m/s＝1.1m/s能力提升一、選擇題(1～3題為單選題，4題為多選題)1．(河北衡水中學(xué)～學(xué)年高二下學(xué)期期中)光滑斜面上物塊A被平行斜面的輕質(zhì)彈簧拉住靜止于O點(diǎn)，如圖所示，現(xiàn)將A沿斜面拉到B點(diǎn)無初速釋放，物體在BC范圍內(nèi)做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，則下列說法錯(cuò)誤的是()A．OB越長，振動(dòng)能量越大B．在振動(dòng)過程中，物體A機(jī)械能守恒C．A在C點(diǎn)時(shí)，物體與彈簧構(gòu)成的系統(tǒng)勢(shì)能最大，在O點(diǎn)時(shí)系統(tǒng)勢(shì)能最小D．B點(diǎn)時(shí)物體A的機(jī)械能最小答案：B解析：振動(dòng)的能量與振幅有關(guān)，故A正確；系統(tǒng)的機(jī)械能守恒，物體A的機(jī)械能不守恒，故B錯(cuò)誤；系統(tǒng)的機(jī)械能守恒，動(dòng)能和勢(shì)能的總和不變；在C點(diǎn)時(shí)，物體的動(dòng)能最小，所以系統(tǒng)勢(shì)能最大，在O點(diǎn)時(shí)物體的動(dòng)能最大，所以系統(tǒng)勢(shì)能最小，故C正確；在B點(diǎn)時(shí)，物體的動(dòng)能為零，重力勢(shì)能最小，所以機(jī)械能最小，故D正確。2．如圖所示，圖(甲)為以O(shè)點(diǎn)為平衡位置，在A、B兩點(diǎn)間做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的彈簧振子，圖(乙)為該彈簧振子的振動(dòng)圖象，由圖可知下列說法中正確的是()A．在t＝0.2s時(shí)，彈簧振子可能運(yùn)動(dòng)到B位置B．在t＝0.1s與t＝0.3s兩個(gè)時(shí)刻，彈簧振子的速度相同C．從t＝0到t＝0.2s的時(shí)間內(nèi)，彈簧振子的動(dòng)能持續(xù)的增加D．在t＝0.2s與t＝0.6s兩個(gè)時(shí)刻，彈簧振子的加速度相同答案：A解析：t＝0.2s時(shí)，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(shí)振子的位置可能在A點(diǎn)也可能在B點(diǎn)，A正確。t＝0.1s時(shí)速度為正，t＝0.3s時(shí)速度為負(fù)，兩者方向相反，B錯(cuò)。從t＝0到t＝0.2s的時(shí)間內(nèi)，彈簧振子遠(yuǎn)離平衡位置，速度減小，動(dòng)能減小，C錯(cuò)。t＝0.2s與t＝0.6s兩個(gè)時(shí)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(cuò)。3．一個(gè)在y方向上做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的物體，其振動(dòng)圖象如圖所示。下列關(guān)于圖(1)～(4)的判斷正確的是(選項(xiàng)中v、F、a分別表示物體的速度、受到的回復(fù)力和加速度)()A．圖(1)可作為該物體的v－t圖象B．圖(2)可作為該物體的F－t圖象C．圖(3)可作為該物體的F－t圖象D．圖(4)可作為該物體的a－t圖象答案：C解析：因?yàn)镕＝－kx，a＝－eq\f(kx,m)，故圖(3)可作為F－t、a－t圖象；而v隨x增大而減小，故v－t圖象應(yīng)為圖(2)。4．如圖所示，物體A置于物體B上，一輕質(zhì)彈簧一端固定，另一端與B相連。在彈性限度范圍內(nèi)，A和B在光滑水平面上做往復(fù)運(yùn)動(dòng)(不計(jì)空氣阻力)，并保持相對(duì)靜止，則下列說法正確的是()A．A和B均做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)B．作用在A上的靜摩擦力大小與彈簧的形變量成正比C．B對(duì)A的靜摩擦力始終對(duì)A做負(fù)功，而A對(duì)B的靜摩擦力對(duì)B不做功D．B對(duì)A的靜摩擦力始終對(duì)A做正功，而A對(duì)B的靜摩擦力對(duì)B不做功答案：AB解析：物體A，B保持相對(duì)靜止，在輕質(zhì)彈簧作用下做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，故A正確；對(duì)A，B整體由牛頓第二定律－kx＝(mA＋mB)a，對(duì)A用牛頓第二定律Ff＝mAa，解得Ff＝－eq\f(mAk,mA＋mB)x，故B正確；在靠近平衡位置的過程中，B對(duì)A的靜摩擦力做正功，在遠(yuǎn)離平衡位置過程中，B對(duì)A的靜摩擦力做負(fù)功，A對(duì)B的靜摩擦力也做功，故C，D錯(cuò)。二、非選擇題5．如圖所示，一質(zhì)量為M的無底木箱，放在水平地面上，一輕質(zhì)彈簧一端懸于木箱的上邊，另一端掛著用細(xì)線連接在一起的兩物體A和B，mA＝mB＝m。剪斷A、B間的細(xì)線后，A做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，則當(dāng)A振動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)，木箱對(duì)地面的壓力為多少？答案：Mg解析：本題考查簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)及物體受力情況的分析。剪斷細(xì)線前A的受力情況：重力mg，向下；細(xì)線拉力F拉＝mg，向下；彈簧對(duì)A的彈力F＝2mg，向上。此時(shí)彈簧的伸長量為Δx＝eq\f(F,k)＝eq\f(2mg,k)。剪斷細(xì)線后，A做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，其平衡位置在彈簧的伸長量為Δx′＝eq\f(mg,k)處，最低點(diǎn)即剛剪斷細(xì)線時(shí)的位置，離平衡位置的距離為eq\f(mg,k)。由簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)知最高點(diǎn)離平衡位置的距離也為eq\f(mg,k)，所以最高點(diǎn)的位置恰好在彈簧的原長處。此時(shí)彈簧對(duì)木箱作用力為零，所以此時(shí)木箱對(duì)地面的壓力為Mg。6．一個(gè)質(zhì)量為m，側(cè)面積為S的正方形木塊放在水面上靜止(平衡)，如圖所示。現(xiàn)用力向下將其壓入水中一小距