2019-2020学年高中物理 第11章 机械振动 课时作业3 简谐运动的回复力和能量（含解析）新人教版选修3-4

课堂作业(3)1.关于恢复力，以下陈述是正确的()a.恢复力是指物体离开平衡位置时指向平衡位置的力恢复力是根据力的作用来命名的。回复力可以是一些力的合力或一些力的分力。当振动物体处于平衡位置时，合力为零解析恢复力是物体受到的指向平衡位置的力，f=-kx，a项正确；回复力以效果命名，由物体的某种性质的力或合力提供。第二项是正确的。回复力可以由几个力的合力提供，或者由某个力的分量或合力的分量提供。第三项是正确的。当物体处于平衡位置时，回复力为零，但合力不一定为零。字母表2.做简谐运动的物体的真实情况是()a.加速度和位移方向有时相同，有时相反速度和加速度的方向有时相同，有时相反c.速度方向和位移方向有时相同，有时相反d.加速度方向总是与位移方向相反解析恢复力的方向总是与位移的方向相反，加速度的方向与恢复力的方向一致，选项a是错误的，选项d是正确的；当离开平衡位置时，速度和位移方向相同。当移动到平衡位置时，速度和位移是相反的，所以选项b和c是正确的。回答bcd3.如图所示是一个质点做简谐运动的图像，下面的说法是正确的()a.在第1秒，粒子速度逐渐增加在第2秒，粒子速度逐渐增加c.动能在第3秒转化为势能d.动能在第4秒转化为势能解析粒子在第一秒钟从平衡位置移动到最大正位移，进行减速运动，因此选项a是错误的；在第二秒，粒子从正的最大位移移动到平衡位置，进行加速运动，所以选项b是正确的；在第3秒，粒子从平衡位置移动到负最大位移，动能转化为势能，所以选项c是正确的；在第4秒，粒子从负最大位移的位置移动到平衡位置，势能转化为动能，所以选项d是错误的。回答bc4.将一个小球放在光滑的细棒上。球与一个轻弹簧连接形成一个弹簧振子。小球在水平方向上沿着杆做简单的谐波运动。它围绕平衡位置o在a和b之间振动。如图所示，下列结论是正确的()当球处于o位置时，动能最大，加速度最小b.当球在位置a和b时，动能最大，加速度最大。c.当球从a穿过o到达b时，回复力总是做正功。d.在球从b向o运动的过程中，振子振动的能量不断增加。当分析球处于平衡位置o时，弹簧处于其原始长度，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和b时，动能为零，加速度最大，而b项是错误的。从ao恢复力做正功，从ob恢复力做负功，c项误差；动能从bo增加，弹性势能减少，总能量保持不变，d项是错误的。回答a5.如图a所示，弹簧振子在平衡位置ab和o之间做简谐振动。如图b所示，是作简单谐波运动时振荡器的位移-时间图像，以下四个图像是正确的()加速度和位移之间的解析关系x=asin ( t )因此a=-sin ( t )表明c选项是正确的。答案c6.做简谐振动的弹簧振子，振子质量是m，最大速度是v，那么下面的说法是正确的()从某一时刻开始，恢复力所做的功必须在半个周期内为零。从某个角度来看分析了相隔半个周期的两个时间，速度大小相等，方向相反。因此，w=mv-mv=0表示a项错误，b项错误。由于速度的大小在计时开始时未知，因此v=v1-(-v1)=2v 1，0 v1 v表明c项错误，d项正确。回答广告7.如图所示，物体a放置在物体b上。轻弹簧的一端固定，另一端连接到物体b。在弹性极限内，物体a和物体b在平滑的水平面上往复运动(不包括空气阻力)，并保持相对静止。以下陈述是正确的()a.a .和b .都是简谐运动b.作用在a上的静摩擦力的大小与弹簧的变形成正比。c.b到a的静摩擦力对a起作用，而a到b的静摩擦力对b不起作用。d.b到a的静摩擦力总是对a做正功，而a到b的静摩擦力对b做负功。分析对象a和b保持相对静止，在轻弹簧的作用下做简谐运动，因此a项是正确的。对于a和b，整体是由牛顿第二定律解决的kx=(ma mb)a，对于a，牛顿第二定律ff=maa，结果ff=x，所以b项是正确的。在接近平衡位置的过程中，b到a的摩擦力对a做正功，在离开平衡位置的过程中，b到a的摩擦力对a做负功，a到b的摩擦力也做功，所以c和d的选择是错误的。回答ab8.如图所示，物体m在两个弹簧之间。弹簧刚度系数分别为k1和k2，k1=k，k2=2k。两个弹簧都处于自然状态。现在把m拉到右边，松开它。物体在b和c之间振动，o是平衡位置(不考虑阻力)。以下判断是正确的()上午为简谐运动，oc=ob简谐运动，ocobc.恢复力f=-kxd.恢复力f=-3kx分析在平衡位置o处，两个弹簧都处于原始的长状态，然后在m振动之后取任何位置a，如图所示。如果m在a处的位移是x，那么m在水平方向上的合力f在a=k2x k1x=(k2 k1) x处，考虑到恢复力f和x方向之间的关系是f=-(k2 k1) x=-3kx，选项d是正确的，选项c是错误的；可以看出，m做的是简谐振动，oc=ob可以从简谐振动的对称性得到，选项a是正确的，选项b是错误的。回答广告9.如图所示，垂直悬挂的弹簧振动器被用作振幅为a的简谐运动。当物体到达最低点时，物体刚好下降一半(即物体的质量减少一半)，之后振动系统的振幅变为()a.恒定幅度b .较大幅度c.振幅下降d .条件不充分，无法确定。分析表明，当物体到达最低点并下落一半(即物体质量减少一半)时，新系统将继续做简谐运动，机械能守恒，从而达到原来的最低点。然而，由于振动器质量的减小，新的平衡位置将高于原始平衡位置，因此振幅将变大，因此项b是正确的。答案b10.一辆在高速公路上匀速行驶的卡车受到了干扰。卡车上的货物随着车厢底板上下振动，但不会脱离底板。货物在垂直方向上的振动在一段时间内可视为简谐运动，周期为t。垂直方向为正方向，以某一时间为计时起点，其振动图像如图所示，然后()当a.t=t=t时，货物对车厢地板的压力最大。当b.t=t时，货物在车厢底板上的压力最小。当c.t=t时，货物对车厢地板的压力最大。当d.t=t时，货物对车厢底板的压力最小。分析使货物在车厢底板上的压力最大，支撑货物的车厢底板最大，要求货物向上加速度最大，从振动图像显示，在t时，货物向上加速度最大，c选项是正确的；如果货物对车厢底板的压力最小，车厢底板的支撑力o弹簧的刚度系数设为k，以a和b的整体为研究对象。该系统在水平方向上做简谐运动，其中弹簧的弹力是系统的回复力。因此，当系统移动到偏离平衡的位置时，有k=(毫安+毫巴)a因此，可以获得k=1当系统的位移为x时，a和b之间的静摩擦力为ff，此时a和b具有共同的加速度a，系统有-kx=(毫安)a ff=a的maa 3从 得到ff=-x。回答ff=-x12.如图所示，垂直光弹簧的两端分别与物体块a和b连接，物体块a和b的重力为mg，物体块b放置在固定在水平面上的压力传感器上，物体块a在初始位置处于平衡状态。现在，物体块a被大小为f=mg的力压下一段距离x以保持静止，然后力f被移除。当物体块a向上移动到初始位置x以上的距离时，压力传感器的读数是多少？当目标块a处于初始位置时弹簧的压缩量被分析为x0，对于a栏平衡方程：mg=kx0 施加力f后，a的平衡方程为f+mg=k(x+x0)因为f=mg kx=m