2019-2020年高中物理第十一章機械振動第3節(jié)簡諧運動的回復力和能量課下作業(yè)新人教版.doc

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2019-2020年高中物理第十一章機械振動第3節(jié)簡諧運動的回復力和能量課下作業(yè)新人教版 1.在水平方向上做簡諧運動的彈簧振子如圖1所示，受力情況是 (　　) A．重力、支持力和彈簧的彈力 圖1 B．重力、支持力、彈簧彈力和回復力 C．重力、支持力和回復力 D．重力、支持力、摩擦力和回復力 解析：回復力是按作用效果命名的力，它由彈力或其他力或幾個力的合力或分力等來充當。本題中水平彈簧振子受重力、桿的支持力和彈簧的彈力(振子做簡諧運動，桿光滑不受摩擦力)，彈簧的彈力提供回復力。 答案：A 2．在水平方向上做簡諧運動的質點其振動圖象如圖2所示，假設向右為正方向，則物體加速度向右且速度也向右的時間是(　　) 圖2 A．0～1 s內　　　　　　　　 B．1～2 s內 C． 2～3 s內 D．3～4 s內 解析：由題圖可知：3～4 s內質點正在從負向最大位移向平衡位置振動，結合振動示意圖，知該過程為從B→O，速度向右，由于簡諧運動回復力總指向平衡位置，故該過程加速度方向也向右。 答案：D 3．當一彈簧振子在豎直方向上做簡諧運動時，下列說法中正確的是(　　) A．振子在振動過程中，速度相同時，彈簧的長度一定相等，彈性勢能相等 B．振子從最低點向平衡位置運動的過程中，彈簧彈力始終做負功 C．振子在運動過程中的回復力由彈簧彈力和振子重力的合力提供 D．振子在運動過程中，系統(tǒng)的機械能守恒 解析：振子在平衡位置兩側往復運動，速度相同的位置可能出現(xiàn)在關于平衡位置對稱的兩點，這時彈簧長度明顯不等，A錯；振子由最低點向平衡位置運動的過程中，彈簧對振子施加的力指向平衡位置，做正功，B錯；振子運動過程中的回復力由彈簧振子所受合力提供且運動過程中機械能守恒，故C、D對。 答案：CD 4．關于質點做簡諧運動，下列說法中正確的是(　　) A．在某一時刻，它的速度與回復力的方向相同，與位移的方向相反 B．在某一時刻，它的速度、位移和加速度的方向都相同 C．在某一段地間內，它的回復力的大小增大，動能也增大 D．在某一段時間內，它的勢能減小，加速度的大小也減小 解析：如圖所示，設O為質點做簡諧運動的平衡位置，它由C經過O到B，又由B經過O到C的一個周期內，由于質點受到的回復力和位移的方向總是相反的，且質點由B到O和由C到O的過程中，速度的方向與回復力的方向相同，A正確。質點的位移方向與加速度方向總相反，B不正確。質點振動過程中，當回復力增大時，其勢能增加，根據(jù)機械能守恒定律，其動能必然減小，C不正確。當質點的勢能減小時，如從C到O或從B到O階段，回復力減小，質點的加速度大小也減小，D正確。 答案：AD 5．一平臺沿豎直方向做簡諧運動，一物體置于振動平臺上隨平臺一起運動，當振動平臺處于什么位置時，物體對平臺的壓力最大(　　) A．當振動平臺運動到最高點時 B．當振動平臺向下運動過振動中心時 C．當振動平臺運動到最低點時 D．當振動平臺向上運動過振動中心時 解析：物體隨平臺在豎直方向振動過程中，僅受兩個力作用：重力和臺面支持力。由這兩個力的合力作為振動的回復力，并產生始終指向平衡位置的加速度。 物體在最高點a和最低點b時，所受回復力和加速度的大小相等，方向均指向O點，如圖所示。 根據(jù)牛頓第二定律得 最高點mg－FNa＝ma；最低點FNb－mg＝ma； 平衡位置FNO－mg＝0；所以FNb>FNO>FNa。 即當振動平臺運動到最低點時，平臺對物體的支持力最大，根據(jù)牛頓第三定律，此時物體對平臺的壓力最大。 答案：C 6．甲、乙兩水平彈簧振子的彈簧勁度系數(shù)相同，振動圖象如圖3所示，則可知 圖3 兩彈簧振子所受回復力最大值之比為F甲∶F乙＝________，振子的振動頻率之比f甲∶f乙＝________。 解析：由圖可知，T甲＝2.0 s，T乙＝1.0 s，故f甲∶f乙＝∶＝1∶2，又F甲＝k甲A甲，F(xiàn)乙＝k乙A乙，又k甲＝k乙，故F甲∶F乙＝A甲∶A乙＝10∶5＝2∶1。 答案：2∶1　1∶2 7．做簡諧運動的物體經過A點時，加速度的大小是2 m/s2，方向指向B點；當它經過B點時，加速度的大小是3 m/s2，方向指向A點。若AB之間的距離是10 cm，它的平衡位置離A點________ cm。 解析：由題意可知，A、B分別在平衡位置的兩側，設A點離平衡位置x1cm，B點離平衡位置x2cm， 在A點：kx1＝ma1 在B點：kx2＝ma2 兩式相除得： x1/x2＝a1/a2＝2/3 又x1＋x2＝10 cm 得x1＝4 cm，x2＝6 cm。 答案：4 8.如圖4所示，質量為m的物體A放在質量為M的物體B上，B與彈簧相連，它們一起在光滑水平面上做簡諧運動，振動過程中A、B之間無相對運動。設彈簧的勁度系數(shù)為k，當物體離開平衡位置的位移為x時，A、B間摩擦力的大小等于________。 圖4 解析：A隨B一起做簡諧運動，所需回復力由B對A的靜摩擦力提供。對A、B整體a＝，對A 物體Ff＝ma＝。 答案： 9.如圖5所示，在豎直懸掛的勁度系數(shù)為k的輕彈簧下端掛一個質量為m的小球，用一個豎直向下的力將小球豎直拉向下方，當小球靜止時拉力的大小為F，若撤去拉力，小球便在豎直面內做簡諧運動，求： 圖5 (1)小球在最低點受到彈簧對它的彈力的大小； (2)小球經過平衡位置時彈簧的伸長量； (3)小球在振動過程中通過最高點時的加速度的大小和方向。 解析：(1)由于撤去F前小球靜止， 故彈簧的彈力FT＝F＋mg。 (2)小球在平衡位置時彈力等于重力， 故彈簧的伸長量為Δx＝。 (3)小球振動過程中在最高點和最低點的加速度大小相等，方向相反，而在最低點，其合外力為F，故在最高點時，加速度a＝，加速度方向豎直向下。 答案：(1)F＋mg　(2)　(3)　豎直向下