2024-2025學(xué)年高中物理第二章機械振動3簡諧運動的回復(fù)力和能量課時作業(yè)含解析新人教版選擇性必修第一冊

PAGEPAGE5課時作業(yè)8簡諧運動的回復(fù)力和能量1．關(guān)于簡諧運動的回復(fù)力，下列說法正確的是(D)A．可以是恒力B．可以是方向不變而大小變更的力C．可以是大小不變而方向變更的力D．肯定是變力2．物體做簡諧運動的過程中，下述物理量中保持不變的是(B)A．速度 B．振幅C．勢能 D．動能解析：做簡諧運動的物體，振幅保持不變，速度、動能、勢能隨時變更，故選B.3．(多選)如圖所示，彈簧振子在光滑水平桿上的A、B之間做往復(fù)運動，O為平衡位置，下列說法正確的是(AD)A．彈簧振子運動過程中受重力、支持力和彈簧彈力的作用B．彈簧振子運動過程中受重力、支持力、彈簧彈力和回復(fù)力作用C．振子由A向O運動過程中，回復(fù)力漸漸增大D．振子由O向B運動過程中，回復(fù)力的方向指向平衡位置解析：回復(fù)力是依據(jù)作用效果命名的力，不是做簡諧運動的物體受到的詳細的力，它是由物體受到的詳細的力所供應(yīng)的，在題圖情景中彈簧的彈力充當回復(fù)力，故A正確，B錯誤；回復(fù)力與位移的大小成正比，由A向O運動過程中位移的大小在減小，故此過程中回復(fù)力漸漸減小，C錯誤；回復(fù)力總是指向平衡位置，故D正確．4．如圖甲所示，一彈簧振子在A、B間做簡諧運動，O為平衡位置，圖乙是彈簧振子做簡諧運動時的位移—時間圖像，則關(guān)于彈簧振子的加速度隨時間的變更規(guī)律，下列選項可能正確的是(C)解析：加速度與位移的關(guān)系為a＝－eq\f(kx,m)，而x＝Asinωt，所以a＝－eq\f(kA,m)sinωt，則可知選項C可能正確．5．(多選)一質(zhì)點做簡諧運動的圖像如圖所示，下列說法正確的是(AC)A．t＝1s時質(zhì)點的速度最小B．t＝2s時質(zhì)點所受的回復(fù)力最大C．質(zhì)點振動的振幅為4cmD．質(zhì)點振動的頻率為4Hz解析：在t＝1s時質(zhì)點位于負向最大位移處，速度為0，加速度最大，A正確；t＝2s時位移為0，故質(zhì)點所受的回復(fù)力為0，B錯誤；由題圖可知質(zhì)點振動的振幅為4cm，周期為T＝4s，則頻率為f＝eq\f(1,T)＝0.25Hz，C正確，D錯誤．6．(多選)一彈簧振子在豎直方向上做簡諧運動，下列說法中正確的是(CD)A．振子的速度相同時，彈簧的長度肯定相等B．振子從最低點向平衡位置運動的過程中，彈簧的彈力始終做負功C．振子受到的回復(fù)力由彈簧的彈力和振子的重力的合力供應(yīng)D．在振子運動的過程中，系統(tǒng)的機械能守恒解析：振子在平衡位置兩側(cè)往復(fù)運動，速度相同的位置關(guān)于平衡位置對稱，彈簧長度明顯不相等，選項A錯誤；振子由最低點向平衡位置運動的過程中，彈簧對振子施加的力指向平衡位置，彈力做正功，選項B錯誤；振子受到的回復(fù)力由振子的重力和彈簧的彈力的合力供應(yīng)，且振子運動過程中只有重力和彈簧的彈力做功，所以系統(tǒng)的機械能守恒，故選項C、D正確．7．如圖所示為水平放置的兩個彈簧振子A和B的振動圖像，已知兩個振子質(zhì)量之比為mAmB＝23，彈簧的勁度系數(shù)之比為kAkB＝32，則它們的周期之比TATB＝2∶3；它們的最大加速度之比為aAaB＝9∶2.解析：由題圖可知，A振子的周期為0.4s，B振子的周期為0.6s，故周期之比為TA∶TB＝2∶3；最大加速度時，有mAaA∶mBaB＝10kA∶5kB，故最大加速度之比aA∶aB＝9∶2.8．彈簧下面掛一小鋼球如圖所示，它所受的力與位移的關(guān)系也滿意F＝－kx嗎？x為彈簧的形變量嗎？它振動的回復(fù)力由哪個力供應(yīng)？是簡諧運動嗎？答案：滿意不是由彈簧彈力和重力的合力供應(yīng)是解析：設(shè)振子的平衡位置為O，向下為正方向，此時彈簧已伸長了x0設(shè)彈簧的勁度系數(shù)為k，由平衡條件得kx0＝mg①當振子偏離平衡位置距離為x時F回＝mg－k(x＋x0)②由①②得F回＝－kx，所以該振動是簡諧運動．1．在簡諧運動中，振子每次經(jīng)過同一位置時，下列各組中描述振動的物理量總是相同的是(B)A．速度、加速度、動量和動能B．加速度、動能、回復(fù)力和位移C．加速度、動量、動能和位移D．位移、動能、動量和回復(fù)力解析：振子每次經(jīng)過同一位置時，其加速度、動能、回復(fù)力和位移總相同，故選B.2．以下對簡諧運動的回復(fù)力公式F＝－kx的理解，正確的是(C)A．k只表示彈簧的勁度系數(shù)B．式中的負號表示回復(fù)力總是負值C．位移x是相對平衡位置的位移D．回復(fù)力只隨位移變更，不隨時間變更3．關(guān)于簡諧運動中彈簧振子的合力和位移的關(guān)系，圖中表示正確的是(C)解析：依據(jù)F＝－kx可知：回復(fù)力與位移的關(guān)系圖像為一條直線，斜率為負值，C項正確．4．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，下列關(guān)于A受力的說法中正確的是(A)A．物塊A受重力、支持力及B對它的大小和方向都隨時間變更的摩擦力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更的彈力C．物塊A受重力、支持力及B對它的回復(fù)力D．物塊A受重力、支持力及彈簧對它的恒定的彈力解析：物塊A受到重力、支持力和摩擦力的作用．重力和支持力二力平衡，摩擦力供應(yīng)A做簡諧運動所需的回復(fù)力，由F＝－kx知，摩擦力隨時間其大小和方向都變更，故A正確．5．(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eq\f(mg,k)B．在最大振幅下彈簧對小球的最大彈力是mgC．小球在振動過程中機械能守恒D．彈簧的最大彈性勢能為eq\f(2m2g2,k)解析：最大振幅滿意kA＝mg，所以A＝eq\f(mg,k)，故A項正確；在A＝eq\f(mg,k)的條件下小球在最高點和最低點所受回復(fù)力大小相同，所以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；當小球到達最低點時彈簧的形變量最大，所以彈性勢能最大，依據(jù)機械能守恒得最大彈性勢能為2mgA＝eq\f(2m2g2,k)，所以D項正確．6．(多選)如圖所示的彈簧振子(以O(shè)點為平衡位置在B、C間振動)，取水平向右的方向為振子離開平衡位置的位移的正方向，得到如圖所示的振動曲線．由曲線所給的信息可知，下列說法正確的是(AD)A．t＝0時，振子處在B位置B．t＝4s時振子對平衡位置的位移為10cmC．t＝2.5s時振子對平衡位置的位移為5cmD．假如振子的質(zhì)量為0.5kg，彈簧的勁度系數(shù)為20N/cm，則振子的最大加速度大小為400m/s2解析：由振動圖像可知t＝0時，振子的位移為負向最大，說明振子處于B位置，故A正確；由圖看出，t＝4s時振子對平衡位置的位移為－10cm，故B錯誤；由于振子做的是變加速直線運動，不是勻速直線運動，所以t＝2.5s時振子對平衡位置的位移不是5cm，故C錯誤；k＝20N/cm＝2000N/m，振幅A＝10cm＝0.1m，振子的最大加速度在最大位移處，由彈簧受力和牛頓其次定律可得最大加速度大小為：am＝eq\f(kA,m)＝eq\f(2000×0.1,0.5)m/s2＝400m/s2，故D正確．7．如圖所示，光滑的水平面上放有一輕彈簧，輕彈簧右端固定在滑塊上，已知滑塊質(zhì)量m＝0.5kg，彈簧勁度系數(shù)k＝240N/m，將滑塊從平衡位置O向左平移，將彈簧壓縮5cm，靜止釋放后滑塊在A、B間滑動，則(1)滑塊加速度最大是在A、B、O三點中哪點？此時滑塊加速度多大？(2)滑塊速度最大是在A、B、O三點中哪點？此時滑塊速度多大？(假設(shè)整個系統(tǒng)具有的最大彈性勢能為0.3J)答案：(1)A點或B點24m/s2(2)O點1.1m/s解析：(1)由于簡諧運動的加速度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