高中物理第章机械振动简谐运动回复力和能量课后提升作业新人教选修

高中物理第章机械振动.简谐运动的回复力和能量课后提升作业新人教版选修高中物理第章机械振动.简谐运动的回复力和能量课后提升作业新人教版选修PAGE高中物理第章机械振动.简谐运动的回复力和能量课后提升作业新人教版选修11.3简谐运动的回复力和能量课后提升作业【基础达标练】1.(多项选择)对于回复力说法正确的选项是()A.回复力是指物体遇到的指向均衡地点的力B.回复力是指物体遇到的合外力C.回复力是以力的作用见效来命名的,它能够是弹力,也能够是重力或摩擦力,还能够是这些力的协力D.回复力实质上就是向心力【分析】选A、C。回复力是物体振动时遇到的指向均衡地点的力,它使物体回到均衡地点。它是依据力的作用见效命名的,能够是某一个力,也能够是某一个力的分力,也能够是几个力的协力。但应注意:回复力不用然等于协力,向心力是指物体做匀速圆周运动所遇到的见效力,固然都是按见效命名的,但力的作用见效不同样。2.(多项选择)对于振动物体的均衡地点,以下说法正确的选项是()A.加快度改变方向的地点B.回复力为零的地点C.速度最大的地点D.加快度最大的地点【分析】选A、B、C。振动物体静止时的地点即为均衡地点,此处振动方向上的协力为零,即回复力为零,B正确;由a=知,此处加快度也为零,所以速度最大,C正确,D错误;在均衡地点双侧,位移方向相反,所以加快度方向也相反,故A正确。3.(2018·南京高二检测)有一个在y轴方向上做简谐运动的物体,其振动曲线如图1所示。对于图2的判断正确的选项是()A.图甲可作为该物体的速度-时间(v-t)图象B.图乙可作为该物体的回复力-时间(F-t)图象C.图丙可作为该物体的回复力-时间(F-t)图象D.图丁可作为该物体的加快度-时间(a-t)图象【分析】选C。位移为零时速度最大,A错误;回复力与位移关系为F=-kx,B错误,C正确;加快度a=,a-t图象应与F-t图象一致,D错误。4.(多项选择)以以下图是某简谐运动的振动图象,则以下说法中正确的选项是()A.曲线上A、C、E点表示振子的势能最大B.曲线上A、E点表示振子的势能最大,C点表示振子的势能最小C.曲线上B、D点表示振子的机械能相等D.曲线上F点表示振子的动能最大【分析】选A、C、D。简谐运动的机械能是守恒的,故在各个地点的机械能应相等,在最大位移处势能最大,动能为零,而在均衡地点时动能最大,势能为零,故A、C、D正确,B错误。5.做简谐运动的弹簧振子,其质量为m,最大速率为v0,若从某时辰算起,在半个周期内,合外力()A.做功必定为0B.做功必定不为0C.做功必定是mD.做功可能是0到m之间的某一个值【分析】选A。弹簧振子过半个周期必定运动到对于均衡地点对称的地点处,两处速度大小相等,由动能定理知合外力做功为0,A正确。6.以以下图,图甲为以O点为均衡地点,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,由图可知以下说法中正确的选项是()A.在t=0.2s时,弹簧振子可能运动到B地点B.在t=0.1s与t=0.3s两个时辰,弹簧振子的速度同样C.从t=0到t=0.2s的时间内,弹簧振子的动能连续地增添D.在t=0.2s与t=0.6s两个时辰,弹簧振子的加快度同样【分析】选A。t=0.2s时,振子的位移为正的最大,但因为没有规定正方向,所以此时振子的地点可能在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,二者方向相反,B错。从t=0到t=0.2s的时间内,弹簧振子远离均衡地点,速度减小,动能减小,C错。t=0.2s与t=0.6s两个时辰,位移大小相等,方向相反,故加快度大小相等,方向相反,D错。7.(2018·杭州高二检测)以以下图,一轻弹簧悬于天花板上,其劲度系数为k=400N/m,在弹簧的下端挂一物块A,用一橡皮筋把A和另一同样质量的物块B沿水平方向牢牢束在一同,A和B接触面间的最大静摩擦力足够大,g取10m/s2,不计空气阻力。整个装置处于均衡状态时,弹簧的伸长量为5cm,现将A向上托起使弹簧的压缩量为5cm后从静止开释,A和B一同做竖直方向的简谐运动。在振动的最高点和最低点处A物块对B物块的静摩擦力的大小之比为()A.3∶1B.1∶3C.1∶1D.1∶2【分析】选B。在最高点,弹簧弹力向下,F1=kΔx1=400×0.05N=20N。①以AB整体为研究对象:由牛顿第二定律F1+2mg=2ma1,②解得a1=+g。③以B为研究对象:f1+mg=ma1,④由③④得f1==10N。在最低点,弹簧弹力向上,F2=kΔx2⑤将A向上托起使弹簧的压缩量为5cm后,A、B一同做简谐运动的振幅为10cm,即最低点离振动的均衡地点10cm,也就是最低点时Δx2=15cmF2=kΔx2=60N⑥最低点对AB这个整体而言,F2-2mg=2ma2,⑦a2=-g⑧对B而言f2-mg=ma2⑨由⑧⑨得f2=30N则f1∶f2=1∶3,B正确。【赔偿训练】以以下图,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在圆滑水平面上做来往运动(不计空气阻力),并保持相对静止,则以下说法正确的选项是()A.A不做简谐运动B.作用在A上的静摩擦力大小与弹簧的形变量不可以正比C.B对A的静摩擦力素来对A做负功,而A对B的静摩擦力素来对B做正功D.当A、B向位移最大处运动时,作用在A上的静摩擦力方向指向均衡地点【分析】选D。A、B一同在圆滑水平面上做简谐运动,A错误;对A、B整体有kx=(mA+mB)a,而对A有Ff=mAa,则Ff=,可见作用在A上的静摩擦力大小Ff与弹簧的形变量x成正比,B错误;当A、B向均衡地点运动时,B对A的静摩擦力做正功,A对B的静摩擦力做负功,当A、B走开均衡地点时,B对A的静摩擦力做负功,A对B的静摩擦力做正功,C错误;当A、B向位移最大处运动时,作用在A上的静摩擦力是回复力,指向均衡地点,D正确。8.以以下图,圆滑的水平面上放有一弹簧振子,轻弹簧右端固定在滑块上,已知滑块质量m=0.5kg,弹簧劲度系数k=240N/m,将滑块从均衡地点O向左平移,将弹簧压缩5cm,静止开释后滑块在A、B间滑动,则:(1)滑块加快度最大是在A、B、O三点中哪点?此时滑块加快度多大?(2)滑块速度最大是在A、B、O三点中哪点?此时滑块速度多大?(假定整个系统拥有的最大弹性势能为0.3J)【分析】(1)因为简谐运动的加快度a==-x,故加快度最大的地点在最大位移处的A或B两点,加快度大小a=x=×0.05m/s2=24m/s2。(2)在均衡地点O滑块的速度最大。依据机械能守恒,有Epm=m故vm==m/s=1.1m/s。答案:(1)A点或B点24m/s2(2)O点1.1m/s【能力提升练】1.卡车专家驶时,货物随车厢底板上下振动而不走开底板,设货物做简谐运动。以竖直向上为正方向,其振动图象以以下图,则在图象上a、b、c、d四点中货物对车底板压力最小的是()A.a点B.b点C.c点D.d点【分析】选B。在a点和c点,货物的位移为零,加快度为零,底板的弹力大小等于货物的重力。在b点,加快度方向向下,底板弹力小于货物的重力,此时货物对底板的压力最小。在d点,货物的位移为负向最大,则货物的加快度为正向最大,即加快度向上最大,依据牛顿第二定律可知,货物遇到的弹力最大,则货物对车厢底板的压力最大。故B正确,A、C、D错误。【赔偿训练】一平台沿竖直方向做简谐运动,一物体置于振动平台上随平台一同运动。当振动平台处于什么地点时,物体对台面的正压力最大()A.当振动平台运动到最高点时B.当振动平台向下运动过振动中心点时C.当振动平台运动到最低点时D.当振动平台向上运动过振动中心点时【分析】选C。当振动平台运动到最低点时物体拥有竖直向上的最大加快度,所以此时物体对平台的正压力最大,故C正确。2.(2018·株洲高二检测)以以下图,一水平弹簧振子在圆滑水平面上的B、C两点间做简谐运动,O为均衡地点。已知振子由完满同样的P、Q两部分构成,相互拴接在一同。当振子运动到B点的瞬时,将P拿走,则此后Q的运动和拿走P以前比较,有()A.Q的振幅增大,经过O点时的速率增大B.Q的振幅减小,经过O点时的速率减小C.Q的振幅不变,经过O点时的速率增大D.Q的振幅不变,经过O点时的速率减小【分析】选C。当振子运动到B点的瞬时,振子的速度为零,此时P、Q的速度均为零,振子的动能所有转变成系统中的弹簧的弹性势能,将P拿走其实不影响系统的能量,故能量其实不改变,所以Q的振幅不变,当振子经过O点时系统的弹性势能又所有转变成动能,拿走P以前,弹性势能转变成P、Q两个物体的动能,拿走P此后,弹性势能转变成Q一个物体的动能,故拿走P此后Q的动能比拿走P以前Q的动能大,速率也要增大。所以选C。3.以以下图,一质量为M的有底木箱,放在水平川面上,一轻质弹簧一端悬于木箱的上面,另一端挂着用细线连结在一同的两物体A和B,mA=mB=m。剪断A、B间的细线后,A做简谐运动,当A振动到最高点时,物体B早已落下,求此时木箱对地面的压力为多少?【解题指南】解答此题需要掌握以下三点:(1)正确分析物体在均衡地点和最大位移处的受力状况。(2)理解简谐运动的对称性。(3)正确应使劲的均衡条件和牛顿第三定律。【分析】剪断细线前A的受力状况:向下的重力mg、细线的拉力F拉=mg及弹簧的弹力F=2mg。此时弹簧的伸长量为Δx==。剪断细线后,A做简谐运动,其均衡地点在弹簧的伸长量为Δx′=处,最低点即刚剪断细线时的地点,离均衡地点的距离为。由简谐运动对称性的特色知物体A在最高点离均衡地点的距离也为,即最高点的地点恰在弹簧的原优点,此时弹簧对木箱的作使劲为零,对木箱由力的均衡和牛顿第三定律得:此时木箱对地面的压力为mg+Mg。答案:mg+Mg4.(2018·绵阳高二检测)以以下图,一个轻弹簧与一个质量为m=0.5kg的小球所构成的弹簧振子放在圆滑金属杆上,已知该弹簧的劲度系数k=200N/m,O点是弹簧振子静止时的地点,今将振子向右拉10cm到A点,此时外力对弹簧振子做功为1J,此后由静止开释,则它在A、B之间运动,不计其余阻力,求:(1)振子在哪点的速度最大?最大速度为多少?(2)振子在A点的位移。(3)振子在B点的加快度。【分析】(1)因为弹簧振子在运动过程中知足机械能守恒,故在均衡地点O点的速度最大,由题意知:外力做的功转变成系统的弹性势能,该势能又所有转变成振子的动能,即W=mv2解得:v==m/s=2m/s。(2)振子在A点的位移大小为x=10cm,方向由O指向A。(3)因为振动的振幅为10cm,故在B点的位移大小是10cm,即弹簧压缩10cm,此时回复力的大小F=kx=200×0.1N=20N,即振子所遇到的合外力大小为20N,由牛顿第二定律得:a==m/s2=40m/s2,方向由B指向O。答案:(1)O点2