《高中物理 11.3简谐运动的回复力和能量课时作业 新人教版选修3-4》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中物理 11.3简谐运动的回复力和能量课时作业 新人教版选修3-4（9页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、11.3简谐运动的回复力和能量课时作业 1弹簧振子做简谐运动，下列说法中正确的是()A振子在平衡位置时，动能最大，势能最小B振子在最大位移处，势能最大，动能最小C振子在向平衡位置运动时，由于振子振幅减小，故总机械能减小D在任意时刻，动能与势能之和保持不变解析：振子在平衡位置两侧往复振动，在最大位移处速度为零，动能为零，此时弹簧形变最大，势能最大，所以B正确；在任意时刻只有弹簧的弹力做功，所以机械能守恒，D正确；到平衡位置处速度达到最大，动能最大，势能最小，所以A正确；振幅的大小与振子的位置无关，所以选项C错误。答案：A、B、D2如图31所示为一水平弹簧振子的振动图象，由此可知()图31A在t1
2、时刻，振子的动能最大，所受的弹力最大B在t2时刻，振子的动能最大，所受的弹力最小C在t3时刻，振子的动能量大，所受的弹力最小D在t4时刻，振子的动能最大，所受的弹力最大解析：从图象的横坐标和纵坐标可以知道此图是机械振动图象，将它与机械波的图象区分开。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是在最大振幅处，头脑中应出现一张弹簧振子振动的实物图象。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，即弹力为零；在最大位置处，速度为零，加速度最大，即弹力为最大，所以B项正确。答案：B3关于振幅，以下说法中正确的是()A物体振动的振幅越大，振动越强烈B
3、一个确定的振动系统，振幅越大振动系统的能量越大C振幅越大，物体振动的位移越大D振幅越大，物体振动的加速度越大解析：振动的能量大小即强烈程度有振幅决定，振幅越大，振动能量越大，振动越强烈，故A、B项正确；振幅是最大位移的值，而位移可以是从A到A的所有值，故C项错误；振幅大，位移不一定大，而a，所以a不一定大，故D项错误。答案：A、B4.如图32所示，一弹簧振子在A、B间做简谐运动，平衡位置为O，已知振子的质量为M，若振子运动到B处时将一质量为m的物体放到M的上面，且m和M无相对运动而一起运动，下述正确的是()图32A振幅不变B振幅减小C最大动能不变 D最大动能减少解析：当振子运动到B点时，M的动
4、能为零，放上m，系统的总能量为弹簧所储存的弹性势能Ep，由于简谐运动过程中系统的机械能守恒，即振幅不变，故A正确；当M和m运动至平衡位置O时，M和m的动能和即为系统的总能量，此动能最大，故最大动能不变，C正确。答案：A、C5如图33所示，A、B分别为单摆做简谐振动时摆球的不同位置。其中，位置A为摆球摆动的最高位置，虚线为过悬点的竖直线。以摆球最低位置为重力势能零点，则摆球在摆动过程中()图33A位于B处的动能最大B位于A处时势能最大C在位置A的势能大于在位置B的动能D在位置B的机械能大于在位置A的机械能解析：单摆摆动过程中，机械能守恒，在最高点重力势能最大，最低位置时动能最大，故B正确，A错误
5、；在B点EBEkBEpBEpA，故C正确，D错误。答案：B、C6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解析：简谐运动是一种理想化模型，它不受外界阻力做等幅的无阻尼振动，受到的回复力满足F回kx，当物体受外力时，做阻尼振动，此时虽然受回复力，但不满足F回kx，不是简谐运动，A项错；做简谐运动的物体有时向平衡位置运动，有时背离平衡位置运动，而位移是指物体离开平衡位置的有向线段长度，故速度和位移有时同向，有时
6、反向，B正确；当加速最大时，速度为零，C项错；由a可知，加速度始终与位移方向相反，由B项可知速度与位移可同向可反向，故D错误。答案：B7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解析：周期与振幅无关，振子经过平衡位置时速度最大，在最大位移处回复力最大，加速度最大。答案：C8把一个小球套在光滑细杆上，球与轻弹簧相连组成弹簧振子，小球沿杆在水平方向做简谐运动，它围绕平衡位置O在A、B间振动，如图34所示，下列结
7、论正确的是()图34A小球在O位置时，动能最大，加速度最小B小球在A、B位置时，动能最大，加速度最大C小球从A经O到B的过程中，回复力一直做正功D小球从B到O的过程中，振动的能量不断增加解析：小球在平衡位置O时，弹簧处于原长，弹性势能为零，动能最大，位移为零，加速度为零，A项正确；在最大位移处A、B，动能为零，加速度最大，B项错误；由AO回复力做正功，由OB，回复力做负功，C项错误；由BO动能减少，弹性势能增加，总能量不变，D项错误。答案：A9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
8、刻作为计时起点，即t0，其振动图象如图35所示，则()图35AtT时，货物对车厢底板的压力最大BtT时，货物对车厢底板的压力最小CtT时，货物对车厢底板的压力最大DtT时，货物对车厢底板的压力最小解析：要使货物对车厢底板的压力最大，则车厢底板对货物的支持力最大，则要求货物向上的加速度最大，由振动图象可知在T时，货物向上的加速度最大，C选项正确；货物对车厢底板的压力最小，则车厢底板对货物的支持力最小，则要求货物向下的加速度最大，由振动图象可知在T时，货物向下的加速度最大，所以选项A、B、D错误。答案：C10如图36所示，竖直轻弹簧下端固定在水平面上，上端连一质量为M的物块A，A的上面置一质量为m
9、的物块B，系统可在竖直方向做简谐运动，则()图36A当振动到最低点时，B对A的压力最大B当振动到最高点时，B对A的压力最小C当向上振动经过平衡位置时，B对A的压力最大D当向下振动经过平衡位置时，B对A的压力最大解析：在最高点时有mgF高mam，得F高mgmam。在最低点时有F低mgmam，得F低mgmam，在经平衡位置时有F平mg0，F平mg，可知F低F平F高。因此可知在最高点时B对A的压力最小，在最低点时B对A的压力最大。答案：A、B11如图37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一起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。
10、则下列说法正确的是()图37AA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CB对A的静摩擦力对A做功，而A对B的静摩擦力对B不做功DB对A的静摩擦力始终对A做功，而A对B的静摩擦力始终对B做负功解析：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AB整体由牛顿第二定律kx(mAmB)a，对A由牛顿第二定律fmAa，解得fx，故B正确；在靠近平衡位置过程中，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错误。答案：A、B12.如图38所示的系统中，轻弹簧的劲度系数k39.2 N/m，物体A、B的质量分别
11、为0.1 kg和0.2 kg，A、B间的接触面水平，且最大静摩擦力为1.96 N，为使两物块一起在光滑水平面上做简谐运动而不发生相对滑动，求振动的振幅的最大值。图38解析：A、B一起做简谐运动，在两个最大位移处加速度最大，此时A、B间的静摩擦力也最大，设振幅最大值为Amax，则对整体由牛顿第二定律，得kAmax(mAmB)a，对A则有FfmaxmAa，两式联立可得Amax0.15 m。答案：0.15 m13在光滑水平面上有一弹簧振子，弹簧的劲度系数为k，振子质量为M，振动的最大速度为v0。如图39所示。当振子的最大位移为A的时刻把质量为m的物体轻放其上，则图39(1)要保持物体和振子一起振动，
12、二者间摩擦因数至少是多少？(2)一起振动时，二者经过平衡位置的速度多大？振幅又是多大？解析：放物体前最大回复力大小FkA，振动的最大机械能EMv。(1)放物体后，假定一起振动，则可产生最大加速度a对物体来说，所需要的回复力是振子给它的摩擦力，刚放时所需的摩擦力最大，最大静摩擦力为mg，当mgma时一起振动，所以(2)由于物体m是在最大位移处放在M上，放上后并没有改变系统的机械能，振动中机械能守恒。经过平衡位置时，弹簧为原长，弹性势能为零，则(Mm)v2Mvv v0物体和振子在最大位移处，动能为零，势能最大，这个势能与没放物体前相同，所以弹簧的最大形变应是相同的，即振幅仍为A。答案：(1)(2)
13、 v0A14一轻弹簧直立在地面上，其劲度系数为k400 N/m，弹簧的上端与盒子A连接在一起，盒子内装物体B，B的上、下表面恰与盒接触，如图310所示，A和B的质量mAmB1 kg，g取10 m/s2，不计阻力，先将A向上抬高使弹簧伸长5 cm后从静止释放，A和B一起做上下方向的简谐运动，已知弹簧的弹性势能决定于弹簧的形变大小，试求：图310(1)盒子A的振幅；(2)物体B的最大速率；(3)当A、B的位移为正的最大和负的最大时，A对B的作用力的大小分别是多少？解析：(1)振子在平衡位置时，所受合力为零，设此时弹簧被压缩x，则有：kx(mAmB)g，xg5 cm。开始释放时振子处在最大位移处，故振幅A5 cm5 cm10 cm。(2)由于开始时弹簧的伸长量恰好等于振子在平衡位置时弹簧的压缩量，故弹性势能相等，设振子的最大速率为v，从开始运动到达到平衡位置，应用机械能守恒定律有：mgAmv2，v1.4 m/s。(3)在最高点，振子受到的重力和弹力方向相同，由牛顿定律得：(mAmB)a1kx(mAmB)g，a120 m/s2，A对B的作用力方向向下，大小F1mB(a1g)10 N；在最低点由简谐运动的对称性有：a2a120 m/s2，方向向上，A对B的作用力方向向上，且F2mBgmBa2，得F2mB(ga2)30 N。答案：(1)10 cm(2)1.4 m/s(3)10 N30 N
