江苏省泰州市高中物理 11-3 简谐运动的回复力和能量同步练习 新人教版选修3-4

1 江苏省泰州中学高二物理选修江苏省泰州中学高二物理选修 3 43 4 同步练习 同步练习 11 3 11 3 简谐运动的简谐运动的 回复力和能量回复力和能量 1 如图所示 对做简谐运动的弹簧振子m的受力分析 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 答案 A 解析 有不少同学误选 B 产生错解的主要原因是对回复力的性质不能理解清楚或者说 是对回复力来源没有弄清楚造成的 一定清楚地认识到回复力是根据效果命名的 它是由其 它力所提供的力 2 白鹭洲高二检测 关于简谐振动 以下说法中正确的是 A 回复力总指向平衡位置 B 加速度 速度方向永远一致 C 在平衡位置加速度 速度均达到最大值 D 在平衡位置速度达到最大值 而加速度为零 答案 AD 解析 回复力是把物体拉回到平衡位置的力 A 对 加速度方向始终指向平衡位置 速 度方向可能指向平衡位置 也可能远离平衡位置 B 错误 平衡位置位移为零 据a 知加速度为零 势能最小 动能最大 速度最大 C 错 D 对 kx m 3 农七师中学高二检测 弹簧振子在做简谐振动的过程中 振子通过平衡位置时 A 速度值最大 B 回复力的值最大 C 加速度值最大 D 位移最大 答案 A 解析 振子通过平衡位置时速度最大 回复力 加速度 位移都为零 故只有 A 项正确 2 4 2011 湖南师大附中模拟 下图为某个弹簧振子做简谐运动的图象 由图象可知 A 由于在 0 1s 末振幅为零 所以振子的振动能量为零 B 在 0 2s 末振子具有最大势能 C 在 0 4s 末振子具有的能量尚未达到最大值 D 在 0 4s 末振子的动能最大 答案 B 解析 简谐振动的能量是守恒的 故 A C 错 0 2 秒末 0 4 秒末位移最大 动能为零 势能最大 故 B 对 D 错 5 2012 天津河西模拟 公路上匀速行驶的货车受一扰动 车上货物随车厢底板上下 振动但不脱离底板 一段时间内货物在竖直方向的振动可视为简谐运动 周期为T 取竖直 向上为正方向 以某时刻作为计时起点 即t 0 其振动图象如图所示 则 A t T时 货物对车厢底板的压力最大 1 4 B t T时 货物对车厢底板的压力最小 1 2 C t T时 货物对车厢底板的压力最大 3 4 3 D t T时 货物对车厢底板的压力最小 3 4 答案 C 解析 货物做简谐运动 合力的方向总指向平衡位置且回复力跟位移的大小成正比 货 物受到重力和车厢地板的支持力作用 那么当货物位于平衡位置下方时FN mg k x 当货 物位于平衡位置上方时 有FN mg kx 所以在正向最大位移处 对车厢底板的压力最小 在负向最大位移处 对车厢底板的压力最大 C 正确 6 如图所示 物体A置于物体B上 一轻质弹簧一端固定 另一端与B相连 在弹性 限度范围内 A和B在光滑水平面上做往复运动 不计空气阻力 并保持相对静止 则下列 说法正确的是 A A和B均做简谐运动 B 作用在A上的静摩擦力大小与弹簧的形变量成正比 C B对A的静摩擦力始终对A做负功 而A对B的静摩擦力对B不做功 D B对A的静摩擦力始终对A做正功 而A对B的静摩擦力对B不做功 答案 AB 解析 物体A B保持相对静止 在轻质弹簧作用下做简谐运动 故 A 正确 对A B整 体由牛顿第二定律 kx mA mB a 对A用牛顿第二定律Ff mAa 解得Ff x 故 mAk mA mB B 正确 在靠近平衡位置的过程中 B对A的静摩擦力做正功 在远离平衡位置过程中 B 对A的静摩擦力做负功 A对B的静摩擦力也做功 故 C D 错 7 如图所示 光滑的水平面上放有一弹簧振子 已知小球质量m 0 5kg 弹簧劲度系 数k 240N m 将小球从平衡位置O向左平移 将弹簧压缩 5cm 静止释放后小球在A B间 滑动 则 1 小球加速度最大是在A B O三点中哪点 此时小球加速度多大 4 2 小球速度最大是在A B O三点中哪点 此时小球速度多大 假设整个系统具有的 最大弹性势能为 0 3J 答案 1 A点或B点 24m s2 2 O点 1 1m s 解析 1 由于简谐运动的加速度a x 故加速度最大的位置在最大位移处的A F m k m 或B两点 加速度大小a x k m 240 0 5 0 05m s2 24m s2 2 在平衡位置O小球的速度最大 根据机械能守恒 有Epm mv 1 22 m 故vm m s 1 1m s 2Epm m 2 0 3 0 5 能力提升 1 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 弹性势能相同 B 振子从最低点向平衡位置运动过程中 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的弹力和振子的重力的合力提供 D 振子在运动过程中 系统的机械能守恒 答案 CD 解析 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 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 应做正功 B 错 振子运动中的回复力由弹簧振子所受合力提供且 运动中机械能守恒 故 C D 对 2 一个在y方向上做简谐运动的物体 其振动图象如图所示 下列关于图 1 4 的 判断正确的是 选项中v F a分别表示物体的速度 受到的回复力和加速度 5 A 图 1 可作为该物体的v t图象 B 图 2 可作为该物体的F t图象 C 图 3 可作为该物体的F t图象 D 图 4 可作为该物体的a t图象 答案 C 解析 因为F kx a 故图 3 可作为F t a t图象 而v随x增大而减小 kx m 故v t图象应为图 2 3 辽师大附中高二检测 甲 乙两弹簧振子 振动图象如图所示 则可知 A 两弹簧振子完全相同 B 两弹簧振子所受回复力最大值之比F甲 F乙 2 1 C 振子甲速度为零时 振子乙速度最大 D 振子的振动频率之比f甲 f乙 2 1 答案 C 4 2012 淄博模拟 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 6 A 在t 0 2s 时 弹簧振子可能运动到B位置 B 在t 0 1s 与t 0 3s 两个时刻 弹簧振子的速度相同 C 从t 0 到t 0 2s 的时间内 弹簧振子的动能持续的增加 D 在t 0 2s 与t 0 6s 两个时刻 弹簧振子的加速度相同 答案 A 解析 t 0 2s 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 t 0 1s 时速度为正 t 0 3s 时速度为负 两者方 向相反 B 错 从t 0 到t 0 2s 的时间内 弹簧振子远离平衡位置 速度减小 动能减小 C 错 t 0 2s 与t 0 6s 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 5 山东潍坊高二检测 水平放置的作简谐运动的弹簧振子 其质量为m 振动过程中的 最大速率为v 下列说法中正确的是 A 从某时刻算起 在半个周期的时间内 弹力做的功可能是 0 mv2之间的某个值 1 2 B 从某时刻算起 在半个周期的时间内 弹力做的功一定为零 C 从某时刻算起 在半个周期的时间内 速度的变化量大小可能为 0 2v间的某个值 D 从某时刻算起 在半个周期的时间内 速度变化量大小一定为零 答案 BC 6 一个质量为m 侧面积为S的正方形木块放在水面上静止 平衡 如图所示 现用力 向下将其压入水中一小距离后