2019高中物理课下能力提升三第十一章第3节简谐运动的回复力和能量（含解析）新人教版.docx

简谐运动的回复力和能量 基础练一、选择题1多选关于回复力，下列说法正确的是()A回复力是指物体受到的指向平衡位置的力B回复力是指物体受到的合外力C回复力是以力的作用效果来命名的，它可以是弹力，也可以是重力或摩擦力等几个力的合力D回复力实际上就是向心力2如图所示，对做简谐运动的弹簧振子m在位置A时的受力分析(位置O为弹簧振子的平衡位置)，正确的是()A重力、支持力、弹簧的弹力B重力、支持力、弹簧的弹力、回复力C重力、支持力、回复力、摩擦力D重力、支持力、摩擦力3如图所示，图甲为以O点为平衡位置，在A、B两点间做简谐运动的弹簧振子，图乙为该弹簧振子的振动图象，由图可知下列说法中正确的是()A在t0.2 s时，弹簧振子可能运动到B位置B在t0.1 s与t0.3 s两个时刻，弹簧振子的速度相同C从t0到t0.2 s的时间内，弹簧振子的动能持续增加D在t0.2 s与t0.6 s两个时刻，弹簧振子的加速度相同4如图所示，竖直悬挂的弹簧振子做振幅为A的简谐运动，当物体到达最低点时，物体恰好掉下一半(即物体质量减少一半)，此后振动系统的振幅的变化为()A振幅不变B振幅变大C振幅变小 D条件不够，不能确定5(2016青岛高二检测)如图所示，弹簧上面固定一质量为m的小球，小球在竖直方向上做振幅为A的简谐运动，当小球振动到最高点时弹簧正好为原长，则小球在振动过程中()A小球最大动能应等于mgAB弹簧的弹性势能和小球动能总和保持不变C弹簧最大弹性势能等于2mgAD小球在最低点时的弹力大于2mg二、非选择题6弹簧振子以O点为平衡位置，在B、C两点间做简谐运动，在t0时刻，振子从O、B间的P点以速度v向B点运动；在t0.20 s时，振子速度第一次变为v；在t0.50 s 时，振子速度第二次变为v。(1)求弹簧振子振动周期T；(2)若B、C之间的距离为25 cm，求振子在4.00 s内通过的路程。提能练一、选择题1多选当一弹簧振子在竖直方向上做简谐运动时，下列说法中正确的是()A振子在振动过程中，速度相同时，弹簧的长度一定相等，弹性势能相等B振子从最低点向平衡位置运动的过程中，弹簧弹力始终做负功C振子在运动过程中的回复力由弹簧弹力和振子重力的合力提供D振子在运动过程中，系统的机械能守恒2(2015临川高二检测)把一个小球套在光滑细杆上，球与轻弹簧相连组成弹簧振子，小球沿杆在水平方向做简谐运动，它围绕平衡位置O在A、B间振动，如图所示，下列结论正确的是()A小球在O位置时，动能最大，加速度最小B小球在A、B位置时，动能最大，加速度最大C小球从A到O到B的过程中，回复力一直做正功D小球从B到O的过程中，振子振动的能量不断增加3如图所示，一底端有挡板的斜面体固定在水平面上，其斜面光滑，倾角为。一个劲度系数为k的轻弹簧下端固定在挡板上，上端与物块A连接在一起，物块B紧挨着物块A静止在斜面上。某时刻将B迅速移开，A将在斜面上做简谐运动。已知物块A、B的质量分别为mA、mB，若取沿斜面向上为正方向，移开B的时刻为计时起点，则A的振动位移随时间变化的图象是选项图中的()4多选图甲是一个弹簧振子的示意图，O是它的平衡位置，在B、C之间做简谐运动，规定向右为正方向，图乙是它的速度v随时间t变化的图象，下面的说法中正确的是()At2 s时刻，它的位置在O点左侧4 cm处Bt3 s时刻，它的速度方向向左Ct4 s时刻，它的加速度为方向向右的最大值D它的一个周期时间为8 s5多选如图所示，一弹簧振子在B、C间做简谐运动，平衡位置为O，振幅为A，已知振子的质量为M。若振子运动到C处时，将一质量为m的物体放到M的上面，m和M一起运动且无相对滑动，下列叙述正确的是()A振幅不变 B振幅减小C最大动能不变 D最大动能减小二、非选择题6.如图所示，质量m0.5 kg的物体放在质量M4.5 kg 的平台上，随平台上、下做简谐运动。设在简谐运动过程中，二者始终保持相对静止，已知弹簧的劲度系数为k400 N/m，振幅为A0.1 m。试求：二者一起运动到最低点时，物体对平台的压力大小(取g10 m/s2)。答 案基础练1解析：选AC回复力是物体振动时受到的指向平衡位置的力，它使物体回到平衡位置。它是根据效果命名的，可以是某一个力，可以是某一个力的分力，也可以是几个力的合力，回复力不一定等于合外力，向心力是指物体做匀速圆周运动所受到的效果力，虽然都是按效果命名的，但力的作用效果不同。2解析：选A由弹簧振子的受力可知，振子受弹力、重力和支持力。3解析：选At0.2 s时，振子的位移为正的最大，但由于没有规定正方向，所以此时振子的位置可能在A点也可能在B点，A正确；t0.1 s时速度为正，t0.3 s时速度为负，两者方向相反，B错误；从t0到t0.2 s的时间内，弹簧振子远离平衡位置，速度减小，动能减小，C错误；t0.2 s 与t0.6 s 两个时刻，位移大小相等，方向相反，故加速度大小相等，方向相反，D错误。4解析：选B当物体到达最低点时掉下一半(即物体质量减少一半)后，新的系统将继续做简谐运动，机械能也是守恒的，所以还会到达原来的最低点，但是，由于振子质量的减少，新的平衡位置将比原来的平衡位置高，所以振幅变大，B正确。5解析：选C小球平衡位置kx0mg，x0A，当到达平衡位置时，有mgAmv2Ep，A错误；机械能守恒，因此动能、重力势能和弹性势能之和保持不变，B错误；从最高点到最低点，重力势能全部转化为弹性势能，Ep2mgA，最低点加速度等于最高点加速度g，据牛顿第二定律Fmgmg，F2mg，D错误，C正确。6解析：(1)画出弹簧振子简谐运动的示意图如图所示。由对称性可得T0.502 s1.00 s(2)若B、C之间距离为25 cm，则振幅A25 cm12.5 cm振子4.00 s(4个周期)内通过的路程s4412.5 cm200 cm答案：(1)1.00 s(2)200 cm提能练1解析：选CD振子在平衡位置两侧往复运动，速度相同的位置可能出现在关于平衡位置对称的两点，这时弹簧长度明显不等，A错误；振子由最低点向平衡位置运动的过程中，弹簧对振子施加的力指向平衡位置，做正功，B错误；振子运动过程中的回复力由弹簧振子所受合力提供且运动过程中机械能守恒，C、D正确。2解析：选A小球在平衡位置O时，弹簧处于原长，弹性势能为零，动能最大，位移为零，加速度为零，A项正确；在最大位移A、B处，动能为零，加速度最大，B项错误；由AO回复力做正功，由OB，回复力做负功，C项错误；由BO动能增加，弹性势能减小，总能量不变，D项错误。3解析：选B刚移开B时应为简谐振动的最低点，此时弹簧的形变量x1，简谐振动处于平衡位置时，弹簧的形变量x2，所以简谐振动的振幅为x1x2，B正确。4解析：选BCD根据图象可知是从弹簧振子经过B向左计时，T8 s，D正确；因此从B到O要0.25T即 2 s，其位置应该在O点，A错误；T3 s时为质点从O到C过程中，所以它的速度方向向左，B正确；t4 s时刻，质点在C处，位移向左最大，回复力与位移方向相反，即它的加速度为方向向右的最大值，C正确。5解析：选AC振子运动到C处时速度恰为零，此时放上m，系统的总能量即为此时弹簧储存的弹性势能，由于简谐运动中机械能守恒，所以振幅保持不变，A正确，B错误