高考物理选修知识点巩固练习 简谐运动的回复力和能量、单摆 基础

【巩固练习】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（2015 射洪县校级期末）如图为一水平弹簧振子的振动图象，由此可知()A在t1时刻，振子的动能最大，所受的弹性力最大B在t2时刻，振子的动能最大，所受的弹性力最小C在t3时刻，振子的动能最大，所受的弹性力最小D在t4时刻，振子的动能最大，所受的弹性力最大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（2015 嘉峪关校级期中）如图所示，一单摆悬于O点，摆长为L，若在O点的E下方的O点钉一个光滑钉子，使OOL/2，将单摆拉至A处释放，小球将在A、B、C间来回振动，若振动中摆线与竖直方向夹角小于5，则此摆的周期是()A B C D11一个单摆，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 kg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 kg，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（2015 南充期末）如图甲是一个单摆振动的情形，O是它的平衡位置，B、C是摆球所能到达的最远位置设向右为正方向图乙是这个单摆的振动图象根据图象回答：(1)单摆振动的频率是多大？(2)开始时摆球在何位置？(3)若当地的重力加速度为10 m/s2，试求这个摆的摆长是多少？【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=kx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=kx，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=kx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】B【解析】从题图的横坐标和纵坐标可以知道题图是机械振动图象，它所描述的是一个质点在不同时刻的位置，t2和t4是在平衡位置处，t1和t3是在最大位移处，头脑中应出现弹簧振子振动的实物图形根据弹簧振子振动的特征，弹簧振子在平衡位置时的速度最大，加速度为零，即弹性力为零；在最大位移处，速度为零，加速度最大，即弹性力为最大，所以B项正确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】D【解析】根据=，该单摆有周期摆长为L，周期摆长为，故T，故D正确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 Hz 1 m 0.5 s末和1.5 s末 （2）E、G、E、F 1.52.0 s间 00.5 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=kx，所以力F1的大小为F1=kx1=4 N，由此可解得