【名師一號】高中物理 第十一章 機(jī)械振動(dòng) 簡 諧運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力和能量雙基限時(shí)練 新人教版選修34.doc

雙基限時(shí)練(三)簡諧運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力和能量1如圖所示，對做簡諧運(yùn)動(dòng)的彈簧振子m的受力分析，正確的是()a重力、支持力、彈簧的彈力b重力、支持力、彈簧的彈力、回復(fù)力c重力、支持力、回復(fù)力、摩擦力d重力、支持力、摩擦力解析有不少同學(xué)誤選b，產(chǎn)生錯(cuò)解的主要原因是對回復(fù)力的性質(zhì)不能理解清楚或者說是對回復(fù)力沒有弄清楚造成的，一定清楚地認(rèn)識到回復(fù)力是根據(jù)效果命名的，它是由其他力所提供的力答案a2(多選題)關(guān)于簡諧振動(dòng)，以下說法中正確的是()a回復(fù)力總指向平衡位置b加速度、速度方向永遠(yuǎn)一致c在平衡位置加速度、速度均達(dá)到最大值d在平衡位置速度達(dá)到最大值，而加速度為零解析回復(fù)力是把物體拉回到平衡位置的力，a對；加速度方向始終指向平衡位置，速度方向可能指向平衡位置，也可能遠(yuǎn)離平衡位置，b錯(cuò)誤；平衡位置位移為零，據(jù)a知加速度為零，勢能最小，動(dòng)能最大，速度最大，c錯(cuò)，d對答案ad3如圖所示為一彈簧振子的振動(dòng)圖象，由此可知()a在t1時(shí)刻，振子的動(dòng)能最大，所受的回復(fù)力最大b在t2時(shí)刻，振子的動(dòng)能最大，所受的回復(fù)力最小c在t3時(shí)刻，振子的動(dòng)能最大，所受的回復(fù)力最小d在t4時(shí)刻，振子的動(dòng)能最大，所受的回復(fù)力最大解析由題圖可知，t1時(shí)刻振子的位移最大，彈簧的彈性勢能最大，振子的動(dòng)能為零，故a選項(xiàng)錯(cuò)誤；t2時(shí)刻振子在平衡位置，彈性勢能最小，振子動(dòng)能最大，振子所受回復(fù)力為零，故b選項(xiàng)正確；同理可知，c、d選項(xiàng)錯(cuò)誤答案b4(多選題)關(guān)于振動(dòng)平衡位置，下列說法正確的是()a是回復(fù)力產(chǎn)生的加速度改變方向的位置b是回復(fù)力為零的位置c是速度最大的位置d是加速度最大的位置解析物體在平衡位置時(shí)，位移為零，回復(fù)力為零，回復(fù)力產(chǎn)生的加速度為零，平衡位置是加速度方向改變的位置，是速度最大的位置，故a、b、c選項(xiàng)正確答案abc5一個(gè)做簡諧運(yùn)動(dòng)的物體，每次有相同的動(dòng)能時(shí)，下列說法正確的是()a具有相同的速度 b具有相同的勢能c具有相同的回復(fù)力 d具有相同的位移解析注意矢量和標(biāo)量的區(qū)別，只有b選項(xiàng)正確答案b6如圖所示為某質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象，由圖可知()a第3 s末質(zhì)點(diǎn)的位移是5 cmb第2 s末和第3 s末，質(zhì)點(diǎn)的動(dòng)量方向相同c第2 s內(nèi)回復(fù)力做正功d第2 s內(nèi)的加速度在逐漸變大解析從圖象可以看出第3 s末，位移是0，速度向x軸負(fù)方向且最大，而第2 s末v0；第2 s內(nèi)，速度減小，回復(fù)力做負(fù)功，位移增加，a.故正確答案為d.答案d7(多選題)如圖所示是某彈簧振子的振動(dòng)圖象，下列說法中正確的是()a振幅是4 cmb周期是8 sc4 s末振子的加速度為零，速度為負(fù)d第14 s末振子的加速度為正，速度最大解析由圖象可直接讀出振幅a4 cm，周期t8 s，所以a選項(xiàng)正確，b選項(xiàng)正確.4 s末通過平衡位置，速度方向沿x軸負(fù)向，故c選項(xiàng)正確由周期性可知，振子在14 s末的運(yùn)動(dòng)情況與第6 s末的運(yùn)動(dòng)情況相同，加速度最大，方向?yàn)檎俣葹榱?，故d選項(xiàng)錯(cuò)誤答案abc8(多選題)如圖所示，豎直輕質(zhì)彈簧下端固定在水平面上，上端連一質(zhì)量為m的物塊a，a的上面放置一質(zhì)量為m的物塊b，系統(tǒng)可在豎直方向做簡諧運(yùn)動(dòng)，則()a當(dāng)振動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)，b對a的壓力最大b當(dāng)b振動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)，b對a的壓力最小c當(dāng)向上振動(dòng)經(jīng)過平衡位置時(shí)，b對a的壓力最大d當(dāng)向下振動(dòng)經(jīng)過平衡位置時(shí)，b對a的壓力最大解析本題的關(guān)鍵是理解簡諧運(yùn)動(dòng)的對稱性a、b一起做簡諧運(yùn)動(dòng)，b做簡諧運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力是由b的重力和a對b的作用力的合力提供做簡諧運(yùn)動(dòng)的物體在最大位移處時(shí)有最大回復(fù)力，即具有最大的加速度am，在最高點(diǎn)和最低點(diǎn)加速度大小相等，最高點(diǎn)時(shí)加速度向下，最低點(diǎn)時(shí)加速度向上，由牛頓第二定律對b在最高點(diǎn)時(shí)有：mgf高mam，得f高mgmam.在最低點(diǎn)時(shí)有：f低mgmam，得f低mgmam.經(jīng)過平衡位置時(shí)，加速度為零，a對b的作用力f平mg.故a、b選項(xiàng)正確答案ab9一根勁度系數(shù)為k的輕彈簧，上端固定，下端接一質(zhì)量為m的物體，讓其上下振動(dòng)，物體偏離平衡位置的最大位移為a，當(dāng)物體運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)，其回復(fù)力大小為()amgka bmgkacka dkamg解析在平衡位置時(shí)，回復(fù)力為零，有mgkx0.在下端最大位移位置時(shí)，回復(fù)力fk(ax0)mgka.由對稱性可知在最高點(diǎn)時(shí)的回復(fù)力大小也為ka.故c選項(xiàng)正確答案c10做簡諧運(yùn)動(dòng)的彈簧振子，其質(zhì)量為m，最大速度為v0，若從某時(shí)刻算起，在半個(gè)周期內(nèi)，合外力()a做功一定為0b做功可能是0到mv之間的某一個(gè)值c做功一定不為0d做功一定是mv解析經(jīng)過半個(gè)周期后，振動(dòng)的速度大小不變，由動(dòng)能定理可知，a選項(xiàng)正確答案a11一個(gè)在y方向上做簡諧運(yùn)動(dòng)的物體，其振動(dòng)圖象如圖所示下列關(guān)于圖的判斷正確的是(選項(xiàng)中v、f、a分別表示物體的速度、受到的回復(fù)力和加速度)()a圖可作為該物體的vt圖象b圖可作為該物體的ft圖象c圖可作為該物體的ft圖象d圖可作為該物體的at圖象解析因?yàn)閒kx，a，故圖可作為ft、at圖象；而v隨x增大而減小，故vt圖象應(yīng)為圖.答案c12如圖所示，光滑的水平面上放有一彈簧振子，已知小球質(zhì)量m0.5 kg，彈簧勁度系數(shù)k240 n/m，將小球從平衡位置o向左平移，將彈簧壓縮5 cm，靜止釋放后小球在a、b間滑動(dòng)，則(1)小球加速度最大是在a、b、o三點(diǎn)中哪點(diǎn)？此時(shí)小球加速度為多大？(2)小球速度最大是在a、b、o三點(diǎn)中哪點(diǎn)？此時(shí)小球速度為多大？(假設(shè)整個(gè)系統(tǒng)具有的最大彈性勢能為0.3 j)解析(1)由于簡諧運(yùn)動(dòng)的加速度ax，故加速度最大的位置在最大位移處的a或b兩點(diǎn)，加速度大小ax0.05 m/s224 m/s2(2)在平衡位置o小球的速度最大根據(jù)機(jī)械能守恒，有epmmv故vm m/s1.1 m/s答案(1)a點(diǎn)或b點(diǎn)，24 m/s2(2)o點(diǎn)，1.1 m/s13一質(zhì)量為m、底面積為s的正方體木塊放在水面上靜止(平衡)，如圖所示，現(xiàn)用力向下將其壓入水中一段深度后撤去外力(沒有全部沒入水中)，木塊在水平面上下振動(dòng)，試判斷木塊的振動(dòng)是否為簡諧運(yùn)動(dòng)解析以木塊為研究對象，設(shè)靜止時(shí)木塊浸入水中x深，當(dāng)木塊被壓入水中x后所受力如右圖所示則f回mgf浮f浮gs(xx)由式得f回mggs(xx)mggsxgsx.因?yàn)閙ggsx，所以f回gsx令kgs，則f回kx所以木塊的振動(dòng)為簡諧運(yùn)動(dòng)答案見解析14在光滑水平面上有一彈簧振子，彈簧的勁度系數(shù)為k，振子質(zhì)量為m，振動(dòng)的最大速度為v0，如圖所示，當(dāng)振子在最大位移為a的時(shí)刻把質(zhì)量為m的物體輕放其上，則：(1)要保持物體和振子一起振動(dòng)起來，兩者間的摩擦因數(shù)至少是多少？(設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力)(2)一起振動(dòng)時(shí)，兩者過平衡位置的速度多大？振幅又是多少？解析放物體前最大回復(fù)力fka，振動(dòng)的最大機(jī)械能為mv.(1)放物體后，假定一起振動(dòng)，則可能產(chǎn)生的最大加速度a，對物體m來說，所需回復(fù)力是由m提供的摩擦力，剛放時(shí)所需的摩擦力最大，最大靜摩擦力為mg當(dāng)mgma時(shí)一起振動(dòng)，所以即摩擦因數(shù)至少為.