高中人教版 (2019)3 简谐运动的回复力和能量课后作业题

这是一份高中人教版 (2019)3 简谐运动的回复力和能量课后作业题，共12页。试卷主要包含了选择题，填空题，综合题等内容，欢迎下载使用。
2.3简谐振动的回复力和能量同步练习2021—2022学年高中物理人教版（2019）选择性必修第一册一、选择题（共15题）1．某一个在竖直方向上做简谐运动的弹簧振子，其位移x与时间t的关系曲线如图所示．若规定向下为正方向，则A．振子的振幅为5mB．振子的振动频率为5HzC．第2s末振子的速度最大，并且方向竖直向下D．第5s末振子的加速度最大，弹簧的弹性势能最大2．如图所示，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作往复运动（不计空气阻力），并保持相对静止．则下列说法正确的是（          ）A．物体A的回复力由弹簧弹力提供B．作用在A上的摩擦力在弹簧原长时最小C．B对A的静摩擦力随时间均匀变化D．B对A的静摩擦力始终对A做正功，而A对B的静摩擦力始终对B做负功3．某单摆做小角度摆动，其振动图象如图所示，则以下说法正确的是(　　)A．t1时刻摆球速度最大，摆球向心加速度最大B．t2时刻摆球速度最大，悬线对它的拉力最小C．t3时刻摆球速度为零，摆球所受回复力最大D．t4时刻摆球速度为零，摆球处于平衡状态4．质点做简谐振动的位移x随时间t变化的规律如图所示，该质点在t1与t2时刻A．位移相同 B．速度相同 C．加速度相同 D．回复力相同5．一个水平弹簧振子的振动图像如图所示，已知小球质量为，弹簧的劲度系数为，下列说法正确的是（　　）A．小球位移随时间变化的关系式为B．在第末到第末这段时间内，小球的动能在减少、弹性势能在增加C．小球的最大加速度为D．该小球在内的位移为，路程为6．弹簧振子在做简谐振动的过程中，振子通过平衡位置时 (            )A．速度值最大 B．回复力的值最大C．加速度值最大 D．位移最大7．弹簧振子做简谐运动，振子的位移x随时间t的变化如图所示，下列说法正确的是（　　）A．弹簧振子的周期为，振幅是24cmB．时，振子的加速度方向沿+x方向C．到的时间内，振子的速度逐渐增大D．到的时间内，振子的动能逐渐增大8．在科幻电影《全面回忆》中有一种地心车，无需额外动力就可以让人在几十分钟内到达地球的另一端，不考虑地球自转的影响、车与轨道及空气之间的摩擦，乘客和车的运动为简谐运动，则（　　）A．乘客做简谐运动的回复力是由车对人的支持力提供的B．乘客达到地心时的速度最大，加速度最大C．乘客只有在地心处才处于完全失重状态D．乘客所受地球的万有引力大小与到地心的距离成正比9．如图所示为某弹簧振子在0～5 s内的振动图象，由图可知，下列说法中正确的是（   ）A．振动周期为5 s，振幅为8 cmB．第2 s末振子的速度为零，加速度为负向的最大值C．第3 s末振子的速度为正向的最大值D．从第1 s末到第2 s末振子在做加速运动10．如图所示，一质量为M的木质框架放在水平桌面上，框架上悬挂一劲度系数为k的轻质弹簧，弹簧下端拴接一质量为m的铁球。用手向下拉一小段距离后释放铁球。铁球便上下做谐运动，则（　　）A．弹簧处于原长时的位置是铁球做简谐运动的平衡位置B．在铁球向平衡位置运动的过程中，铁球的位移、回复力、加速度都逐渐减小，速度和小球重力势能增大C．若弹簧振动过程的振幅可调，则当框架对桌面的压为零时，弹簧的压缩量为D．若弹簧振动过程的振幅可调，且保证木质框架不会离开桌面，则铁球的振幅最大是11．两木块A、B质量分别为m、M，用劲度系数为k的轻弹簧连在一起，放在水平地面上，如图所示，用外力将木块A压下一段距离静止，释放后A上下做简谐振动．在振动过程中，木块B刚好始终不离开地面即它对地面最小压力为零．以下说法正确的是　　A．在振动过程中木块A的机械能守恒 B．A做简谐振动的振幅为C．A做简谐振动的振幅为 D．木块B对地面的最大压力是12．如图所示，竖直悬挂的弹簧振子，把小球向下拉一小段距离后，放开小球，下列说法正确的是（　　）A．小球在振动过程中动量守恒B．弹簧恢复原长时，小球动能最大C．弹簧恢复原长时，小球位于振动的平衡位置D．某四分之一周期的时间内小球的动量变化量可能为零13．当一弹簧振子在竖直方向上作简谐振动时，下列说法正确的是（       ）A．振子经过同一位置时，速度大小一定相同B．振子从最低点向平衡位置运动过程中，弹簧弹力始终做负功C．振子在从最低点向平衡位置运动过程中受到重力、弹力和回复力D．振子在平衡位置时，其动能最小，弹簧的弹性势能最大14．简谐运动的振动图线可用下述方法画出：如图1所示，在弹簧振子的小球上安装一支绘图笔P，让一条纸带在与小球振动方向垂直的方向上匀速运动，笔P在纸带上画出的就是小球的振动图像。取振子水平向右的方向为振子离开平衡位置的位移正方向，纸带运动的距离代表时间，得到的振动图线如图2所示。则下列说法中正确的是（　　）A．弹簧振子的振幅为20cmB．t=17s时振子相对平衡位置的位移是10cmC．若纸带运动的速度为2cm/s，振动图线上1、3两点间的距离是4cmD．2.5s时振子正在向x轴正方向运动15．如图所示，一质量为M的木质框架放在水平桌面上，框架上悬挂一劲度系数为k的轻质弹簧，弹簧下端拴接两个质量均为m的铁球（铁球离框架下端足够远，两球间用轻杆相连）系统处于静止状态。用手向下拉一小段距离后释放铁球，两铁球便上下做简谐运动，框架保持静止，重力加速度为g，下列说法正确的是（　　）A．铁球在振动的过程中，速度相同时，弹簧的弹性势能也相同B．若两铁球在最低点时，AB之间断开，则A球继续做简谐振动，振幅不变C．铁球从最低点向平衡位置运动的过程中，回复力的功率一直增大D．在框架不会离开桌面的前提下，则两铁球的振幅最大是二、填空题（共14题）16．回复力（1）定义：使物体在___________附近做往复运动的力。（2）方向：弹簧振子的回复力总是___________平衡位置。（3）来源：属于___________力，可以是某一个力，也可以是几个力的___________或某个力的 ___________。17．如图所示，水平弹簧振子在光滑水平杆上以O点为平衡位置在A、B两点之间做简谐运动．A、B相距20cm．某时刻振子处于B点．经过0.5s，振子首次到达A．则（1）振子的振幅为________；（2）振动的周期为________；（3）振子在B点跟在距O点4cm处的P点的加速度大小之比为________．18．如图所示，两木块A和B叠放在光滑水平面上，质量分别为m和M，A与B之间的最大静摩擦力为f，B与劲度系数为k的轻质弹簧连接构成弹簧振子．为使A和B在振动过程中不发生相对滑动，则它们的振幅不能大于_____________，它们的最大加速度不能大于_______________．19．甲、乙两弹簧振子质量相等，其振动图象如图所示，则它们振动频率的大小关系是f甲_____f乙；在0﹣4s内，甲的加速度为正向最大的时刻是_____s末。三、综合题（共4题）20．如图所示，把一个有孔的小球A装在轻质弹簧的一端，弹簧的另一端固定，小球在沿水平x轴的光滑杆上，能够沿杆自由滑动。把小球沿x轴拉开一段距离，小球将做振幅为R的振动，O为振动的平衡位置。另一小球B在竖直平面内以O’为圆心，在电动机的带动下，沿顺时针方向做半为径R的匀速圆周运动，O与O'在同一竖直线上.用竖直向下的平行光照射小球B，适当调整B的转速，可以观察到，小球B在x方向上的“影子”和小球A在任意时刻都重合。已知弹簧劲度系数为k，小球A的质量为m，弹簧的弹性势能表达式为，其中k是弹簧的劲度系数，x是弹簧的形变量.请结合以上实验，（1）求小球B的线速度大小？（2）推导出小球A的周期表达式。21．如图所示，把一个质量为m、有小孔的小球连接在劲度系数为k的轻质弹簧的一端，弹簧的另一端固定，小球套在光滑的杆上，小球和弹簧组成的系统称为弹簧振子。开始时弹簧处于原长，在小球运动过程中弹簧形变始终在弹性限度内，忽略空气阻力的影响。把小球拉向右方，然后由静止释放，小球将在平衡位置附近往复运动。若以小球的平衡位置为坐标原点O，以水平向右为正方向建立坐标轴Ox，用x表示小球在平衡位置附近往复运动的位移。（1）请在图中画出弹簧弹力F随x变化的示意图；（2）已知小球经过平衡位置时速度大小为v，求小球静止释放后第一次运动至平衡位置的过程中，弹簧弹力对小球做的功W。22．如图所示，在光滑水平桌面上，弹簧的一端固定，另一端连接一个物块，弹簧质量不计，劲度系数为k，物块（可视为质点）的质量为m，静止在O点，此时弹簧处于原长状态。以O点为坐标原点，水平向右为x轴正方向，建立坐标系O-x。用力F将物块从O点缓慢向右拉至某一位置x1处，弹簧始终处于弹性限度内。(1)请画出F随物块位移x变化的示意图；并根据F-x图像求物块沿x轴从O点运动到位置x1的过程中力F所做的功。(2)在位置x1处将力F撤掉，证明力F撤掉后物块做简谐运动。(3)证明力F撤掉后物块做简谐运动的机械能与振幅的平方成正比。(4)在摆角很小的情况下，单摆的运动是简谐运动。如图所示，一单摆的摆长为L，在悬点的正下方0.19L处有一小钉，设摆角很小，求单摆的左右两侧振幅之比。23．一质点沿x轴做简谐运动，其振动图像如图所示，试在图中标出A、C、F对应时刻的速度方向，在B、D、E对应时刻的加速度方向.(      )
参考答案：1．D2．B3．C4．B5．D6．A7．C8．D9．C10．D11．D12．D13．A14．C15．D16．     平衡位置     指向     效果     合力     分力17．     10cm     1.0s     18．          19．     ＜     320．（1）R；（2）221．（1）（2）22．(1)F随物块位移x变化的示意图如图所示。 由图像面积力F所做的功(2)将力F撤掉，物块只受弹簧弹力大小与物块离O点的位移x大小成正比，方向总指向O点，故力F撤掉后物块以O点为平衡位置做简谐运动；(3)由机械能守恒(4)在摆角很小的情况下，单摆的运动为简谐运动又因为机械能守恒即23．【解析】【详解】向下、向上、为零；向上、向下、为零