【同步學(xué)練】高中物理人教版(2019)選擇性必修1：第2章3.課時分層作業(yè)8簡諧運動的回復(fù)力和能量習(xí)題

課時分層作業(yè)(八)簡諧運動的回復(fù)力和能量題組一簡諧運動的回復(fù)力1．(2022·湖北宜都二中期中)關(guān)于簡諧運動所受的回復(fù)力，下列說法正確的是()A．回復(fù)力一定是彈力B．回復(fù)力大小一定與位移大小成正比，且兩者方向相同C．回復(fù)力一定是質(zhì)點所受的合力，大小與位移成正比，方向與位移方向相反D．回復(fù)力的方向一定指向平衡位置2．光滑水平面上的彈簧振子的質(zhì)量為M，彈簧勁度系數(shù)為k，在振子上放一質(zhì)量為m的木塊，使兩者一起振動，如圖。木塊的回復(fù)力F是振子對木塊的摩擦力，F(xiàn)也滿足F＝－k′x，x是彈簧的伸長(或壓縮)量，那么k'A．mM B．C．MM+3．(2022·江蘇常州期中)如圖所示，質(zhì)量為m的物體系在兩彈簧之間，彈簧勁度系數(shù)分別為k1和k2，且k1＝k，k2＝2k，兩彈簧均處于原長狀態(tài)。規(guī)定向右為正方向，現(xiàn)向右拉動物體，然后釋放，物體在B、C間振動(彈簧始終在彈性限度內(nèi))，O為平衡位置(不計阻力)，物體位移為x，則下列判斷正確的是()A．物體做簡諧運動，OC＝OBB．物體做簡諧運動，OC≠OBC．回復(fù)力F＝－kxD．回復(fù)力F＝－2kx題組二簡諧運動的能量4．(2022·浙江杭州期中)如圖所示，彈簧振子在B、C兩點間做無摩擦的往復(fù)運動，O是振子的平衡位置，細(xì)桿水平。則振子()A．從B向O運動過程中動能一直變小B．從O向C運動過程中加速度一直變小C．從B經(jīng)過O向C運動過程中速度一直變大D．從C經(jīng)過O向B運動過程中彈性勢能先減小后增大5．(多選)(2022·四川樹德中學(xué)月考)如圖所示，質(zhì)量分別為mA＝1kg和mB＝2kg的A、B兩物塊，用勁度系數(shù)為k的輕彈簧相連后豎直放在水平面上，今用一向下的力F把物塊A向下壓而使之處于靜止?fàn)顟B(tài)。現(xiàn)撤去力F，當(dāng)A振動到最高點時，地面對B的彈力恰好為零。題中所用彈簧均沒有超出彈性限度，重力加速度g＝10m/s2，則()A．F＝20NB．A從最低點到最高點過程中，A、B和彈簧組成的系統(tǒng)的總勢能一定先減小后增大C．若換用k小一些的彈簧，仍施加力F，則地面對B的彈力一直不為零D．若將A、B位置交換，仍施加力F，當(dāng)B振動到最高點時，地面對A的彈力恰好為零6．(多選)(2022·福建廈門期末)如圖所示，水平光滑桌面上，輕彈簧的左端固定，右端連接滑塊P，P和物塊Q通過細(xì)繩繞過光滑定滑輪連接。開始時，系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)，滑塊P處于位置O。將滑塊P向左推至彈簧原長的位置A點后由靜止釋放，當(dāng)滑塊P運動到最右端時細(xì)繩恰好被拉斷，滑塊未與定滑輪相碰，彈簧未超出彈性限度，已知物塊Q的質(zhì)量為m，彈簧的勁度系數(shù)為k，重力加速度為g，則(彈簧的彈性勢能Ep＝12kx2，A．細(xì)繩被拉斷前的瞬間，滑塊P的加速度與剛釋放時的加速度等大反向B．細(xì)繩被拉斷后，滑塊P回到O位置時速度最大C．從釋放到細(xì)繩被拉斷的過程，物塊Q下落的高度為2mgD．彈簧的最大彈性勢能為27．(2022·河北唐山第十中學(xué)期中)如圖甲所示，勁度系數(shù)為k的輕彈簧下端掛一質(zhì)量為m的物體，物體在豎直方向上做簡諧運動，彈簧對物體的拉力F隨時間的變化如圖乙所示，重力加速度為g。由此可以判定運動過程中()A．彈簧的彈性勢能和物體動能總和不變B．物體的最大動能等于mgC．物體的最大加速度為2gD．振幅為2mg8．(2022·山東膠州期中)在某科幻電影中有一種地心車，無需額外動力就可以讓人在幾十分鐘內(nèi)到達(dá)地球的另一端，不考慮地球自轉(zhuǎn)的影響、車與軌道及空氣之間的摩擦，乘客和車的運動為簡諧運動，下列說法正確的是()A．乘客做簡諧運動的回復(fù)力是由車對人的支持力提供的B．乘客向地心運動時速度增大、加速度增大C．乘客只有在地心處才處于完全失重狀態(tài)D．乘客所受地球的萬有引力大小與到地心的距離成正比9．(多選)(2022·山東煙臺期中)如圖所示，兩木塊A、B質(zhì)量分別為m、M，用勁度系數(shù)為k的輕彈簧連在一起，放在水平地面上，在木塊A正上方h高度處有一與A完全相同的木塊C，現(xiàn)由靜止釋放C，釋放后C自由下落與A發(fā)生碰撞并粘在一起向下運動，之后在豎直方向做簡諧運動。在A、C一起運動過程中，木塊B剛好不離開地面，彈簧始終在彈性限度內(nèi)，忽略空氣阻力，重力加速度為g。以下說法正確的是()A．碰后瞬間A、C一起向下運動的速度大小為2ghB．在振動過程中，A、C組成的系統(tǒng)機械能守恒C．A、C做簡諧運動的振幅為2mgD．A、C做簡諧運動的過程中，彈簧的最大彈性勢能為210．(2022·重慶西南大學(xué)附屬中學(xué)期中)裝有一定量液體的玻璃管豎直漂浮在水中，水面足夠大，如圖甲所示。把玻璃管向下緩慢按壓4cm后放手，忽略運動阻力，玻璃管的運動可以視為豎直方向上的簡諧運動，測得振動周期為0.5s。以豎直向上為正方向，某時刻開始計時，其振動圖像如圖乙所示，其中A為振幅。對于玻璃管，下列說法正確的是()A．位移滿足函數(shù)式x＝4sin4πB．回復(fù)力是浮力C．在t1～t2時間內(nèi)，位移減小，速度減小，加速度增大D．振動過程中玻璃管的機械能守恒11．(2022·湖南師范大學(xué)附屬中學(xué)期中)如圖所示，輕質(zhì)彈簧的下端系著B、C兩球，mB＝100g，mC＝500g，系統(tǒng)靜止時彈簧伸長量x＝15cm，未超出彈性限度。若剪斷B、C間的細(xì)繩，則B在豎直方向做簡諧運動，問：(g取10m/s2)(1)彈簧的勁度系數(shù)為多大？(2)B的振幅為多大？(3)B的最大加速度為多大？12．(2022·江蘇海安實驗中學(xué)高二期中)如圖所示，將質(zhì)量m＝100g的平臺A連接在勁度系數(shù)k＝200N/m的彈簧上端，彈簧下端固定在地面上，形成豎直方向的彈簧振子，在A的上方放置質(zhì)量也為m的物塊B，使A、B一起上下振動，彈簧原長為l0＝5cm。A的厚度可忽略不計，g取10m/s2。(1)求平衡位置距地面的高度；(2)當(dāng)振幅為0.5cm時，求B對A的最大壓力大??；(3)為使B在振動中始終與A接觸，求振幅的最大值。課時分層作業(yè)(八)A組基礎(chǔ)鞏固練1．D2．B3．A4．D5．BD[在最低點時，對A分析有F+mAg＝kΔx1，撤去F后，A做簡諧運動，當(dāng)A在最高點，對B分析有kΔx2＝mBg，對A分析有kΔx2+mAg＝mAam，在最低點時，對A分析有kΔx1-mAg＝mAam，聯(lián)立解得F＝30N，A錯誤；A從最低點到最高點過程中，A、B和彈簧組成的系統(tǒng)機械能守恒，A運動過程中動能先增大后減小，則系統(tǒng)的總勢能一定先減小后增大，所以B正確；若換用k小一些的彈簧，仍施加力F，則地面對B的彈力在A到達(dá)最高點時也為零，所以C錯誤；若將A、B位置交換，仍施加力F，則B開始運動時的加速度滿足F＝mBam'，在最高點時，有kΔx'+mBg＝mBam'，聯(lián)立解得kΔx'＝10N，對A分析有kΔx'＝mAg，所以D正確。]6．ACD[由于P、Q組成的系統(tǒng)受到F＝-kx的回復(fù)力，則P、Q組成的系統(tǒng)做簡諧運動，根據(jù)對稱性可知，細(xì)繩被拉斷前的瞬間加速度大小與釋放時加速度大小相等，方向相反，A正確；由于滑塊P運動到最右端時細(xì)繩恰好被拉斷，則之后P只受彈力作用，在P往回運動的過程中彈力做正功，當(dāng)滑塊P回到A位置時速度最大，B錯誤；繩被拉斷的瞬間，有mg＝(mP+m)a，F(xiàn)-mg＝(mP+m)a，又F＝kx，則有x＝2mgk，C正確；當(dāng)滑塊P運動到最右端時彈簧的彈性勢能最大，為Ep＝12kx2＝2m7．B8．DB組能力提升練9．AC10．A11．解析：(1)掛兩個小球時，由(mB+mC)g＝kx，得k＝(mB(2)B的平衡位置是剪斷細(xì)繩后B受合力為0的位置，此時彈簧伸長量x'＝mBgk，代入數(shù)據(jù)解得x'＝2.5cm，則B的振幅A＝x-(3)剪斷細(xì)繩瞬間B在最大位移處，其加速度最大，有kx-mBg＝mBa，a＝kx-mBgm答案：(1)40N/m(2)12.5cm(3)50m/s2C組創(chuàng)新拓展練12．解析：(1)振幅很小時，A、B間不會分離，將A與B整體作為振子，當(dāng)它們處于平衡位置時，根據(jù)平衡條件得kΔx0＝(m+m)g，解得形變量Δx0＝1cm，平衡位置距地面高度h＝l0-Δx0＝4cm。(2)當(dāng)A、B運動到最低點時，有向上的最大加速度，此時A、B間相互作用力最大，設(shè)為N，設(shè)振幅為A，最大加速度am＝k(A+Δx0)-(m+m)gm+m＝kAm+m＝5m/s2，取(3)為使B在振動中