教科版选修34 简谐运动的回复力和能量、单摆(基础篇) 课时作业.doc

简谐运动的回复力和能量、单摆(基础篇)一、选择题1下列关于简谐运动的说法，正确的是（ ） a只要有回复力，物体就会做简谐运动 b物体做简谐运动时，速度方向有时与位移方向相反，有时与位移方向相同 c物体做简谐运动时，加速度最大，速度也最大 d物体做简谐运动时，加速度和速度方向总是与位移方向相反2如图所示，为一弹簧振子做简谐运动的振动图像，在t1时刻与t2时刻振子具有相同的（ ） a加速度 b速度 c回复力 d位移3做简谐运动的物体阳平衡位置运动时，速度越来越大的原因是（ ） a回复力对物体做了正功 b物体惯性的作用c物体的加速度与速度同向 d弹性势能转变为动能4单摆是为研究振动而抽象出的理想化模型，其理想化条件是（ ） a摆线质量不计 b摆线长度不伸缩 c摆球的直径比摆线长度短得多 d只要是单摆的运动就是一种简谐运动5利用单摆测重力加速度时，若测得g值偏大，则可能是因为（ ） a单摆的摆锤质量偏大 b测量摆长时，只考虑了悬线长，忽略了小球的半径 c测量周期时，把n次全振动误认为是（n+1）次全振动 d测量周期时，把n次全振动误认为是（n1）次全振动6把在北京调准的摆钟，由北京移到赤道上时，摆钟的振动（ ） a变慢了，要使它恢复准确，应增加摆长 b变慢了，要使它恢复准确，应缩短摆长 c变快了，要使它恢复准确，应增加摆长 d变快了，要使它恢复准确，应缩短摆长7有一天体半径为地球半径的2倍，平均密度与地球相同，在地球表面走时准确的摆钟移到该天体的表面，秒针走一圈的实际时间为（ ） amin bmin cmin d2 min8摆长为的单摆做简谐运动，若从某时刻开始计时（即取t=0），当振动至时，摆球恰具有负向最大速度，则单摆的振动图像是图中的（ ） 9如图所示为甲、乙两单摆的振动图像，则（ ） a若甲、乙两单摆在同一地点摆动，则甲、乙两单摆的摆长之比甲乙=21 b若甲、乙两单摆在同一地点摆动，则甲、乙两单摆的摆长之比甲乙=41 c若甲、乙两单摆摆长相同，且在不同的星球上摆动，则甲、乙两单摆所在星球的重力加速度之比g甲g乙=41d若甲、乙两单摆摆长相同，且在不同的星球上摆动，则甲、乙两单摆所在星球的重力加速度之比g甲g乙=1410如图所示，用绝缘细丝线悬吊着的带正电小球在匀强磁场中做简谐运动，则（ ） a当小球每次通过平衡位置时，动能相同 b当小球每次通过平衡位置时，速度相同 c当小球每次通过平衡位置时，丝线拉力 相同 d撤去磁场后，小球摆动周期变大11一个单摆，在第一个行星上的周期为t1，在第二个行星上的周期为疋，若这两个行星的质量之比为m1m2=41，半径之比r1r2=21，则（ ） at1：t2=11 bt1t2=41 ct1：t2=21 dt1t2=12二、填空题12如图所示，一个轻质弹簧一端固定在墙上，一质量为m=1 g的滑块以v=6 ms的速度沿光滑水平面向左运动与弹簧相碰，弹簧被压缩，则此系统的最大弹性势能为_j当滑块压缩弹簧速度减为2 ms时，此系统的弹性势能为_j 13如图所示为一单摆及其振动图像，根据图回答： （1）单摆的振幅为_，频率为_，摆长约为_；图中所示周期内位移x最大的时刻为_ （2）若摆球从e指向g为正方向，为最大摆角，则图像中o、a、b、c点分别对应单摆中_点一周期内加速度为正且减小，并与速度同方向的时间范围是一势能增加且速度为正的时间范围是_。 （3）单摆摆球多次通过同一位置时，下述物理量变化的是_ a位移 b速度 c加速度 d动量 e动能 f摆线张力 （4）当在悬点正下方o处有一光滑水平细钉可挡住摆线，且，则单摆周期为_s，挡后绳张力_。三、解答题14已知弹簧振子的质量是2 g，当它运动到平衡位置左侧2 cm时受到的回复力是4 n，求： 当它运动到平衡位置右侧4 cm时，受到的回复力的大小和方向以及加速度的大小和方向15如图1l-3-12所示，竖直悬挂的轻弹簧下端系着a、b两物体，ma=0.1 g，mb=0.5 g，系统静止时弹簧伸长15 cm，若剪断a、b间的细绳，a做简谐振动，其最大加速度和振幅是多少？（g取10 ms2）【答案与解析】一、选择题1【答案】b 【解析】所有振动都必须有回复力，而只有满足f= x的才是简谐运动，a项错误；简谐运动中，速度方向在向平衡位置运动时，与位移方向相反，在远离平衡位置时，与位移方向相同，b项正确；由于f= x，因而加速度最大时，位移最大，而此时速度最小，c项错误；综上知d项错误2【答案】b 【解析】由题图像可知t1时刻位移为2.5 cm，t2时刻位移为2.5 cm，又由公式f= x知t1、t2两时刻回复力fl、f2大小相等、方向相反，即加速度大小相等、方向相反，故a、c、d三项错误，而tl、t2时刻速度大小、方向相同3【答案】a、c 【解析】物体向平衡位置运动时，回复力与运动方向同向，做正功，a项正确；加速度与速度都指向平衡位置方向，c项正确；速度越来越大，物体的势能转化为动能，但不一定是弹性势能，也可能有重力势能参与转化，d项错误；而b项显然错误4【答案】a、b、c 【解析】单摆由摆线和摆球组成，摆线只计长度不计质量，摆球只计质量不计大小，且摆线不伸缩，a、b、c三项正确但把单摆作为简谐运动来处理是有条件的，只有在摆角很小（10）的情况下才能视单摆的运动为简谐运动5【答案】c 【解析】由单摆周期公式知，而，所以，由此可知c项正确6【答案】b 【解析】把标准摆钟从北京移到赤道上，重力加速度g变小，则周期，摆钟显示的时间小于实际时间，因此变慢了要使它恢复准确，应缩短摆长，b项正确7【答案】b 【解析】摆钟的周期可借助单摆的周期公式来讨论由于是同一单摆，其摆长可认为不变，则其周期与重力加速度的平方根成反比由万有引力定律得，即gr 由以上的推理可知， ，所以b项正确8【答案】d 【解析】，最大速度时，单摆应在平衡位置，x=0，v方向，沿y轴负方向，故d项正确9【答案】b、d 【解析】由题中图像可知t甲t乙=21，若两单摆在同一地点，则两摆长之比为甲乙=41；若两摆长相等，则所在星球的重力加速度之比为g甲g乙=1410【答案】a 【解析】小球在磁场中运动时，由于洛伦兹力不做功，所以机械能守恒运动到最低点，小球的速度大小相同，但方向可能不同，a项正确，b项错误小球左、右通过最低点，向心力相同，洛伦兹力方向相反，所以拉力不同，c项不正确由于洛伦兹力不提供回复力，因此有无磁场，不影响振动周期，d项错误11【答案】a 【解析】单摆的周期公式为，同一单摆即有又根据万有引力定律，有，因此，故，故a项正确二、填空题12【答案】18 16 【解析】滑块左滑至压缩弹簧的过程中，弹簧及滑块的总机械能守恒，压缩至最短过程历时，当v=2 ms时，13【答案】（1）3 cm 0.5 h 1 m 0.5 s末和1.5 s末 （2）e、g、e、f 1.5 2.0 s间 0 0.5 s间 （3）b、d （4）1.5 变大 【解析】（4）放钉后改变了摆长因此单摆周期应分成钉左侧的半个周期，前已求出摆长为1 m，所以；钉右侧的半个周期，所以t=t左+t右=1.5 s由受力分析，张力，因为钉挡绳前后瞬间摆球速度不变，球重力不变，挡后摆线长为挡前的，所以挡后绳张力变大三、解答题14【答案】【解析】f= x，所以力f1的大小为f1= x1=4 n，由此可解得 =200 nm，则f2= x2=2004102 n=8 n，由于位移向右，回复力f2方向向左根据牛顿第二定律知，方向向左15【答案】见解析【解析】此题等效