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(fù)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(fù)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(fù)力 C．重力、支持力和回復(fù)力 D．重力、支持力、摩擦力和回復(fù)力 解析：回復(fù)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(dāng)。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(fù)力。 答案：A 2．在水平方向上做簡諧運動的質(zhì)點其振動圖象如圖2所示，假設(shè)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(nèi)　　　　　　　　 B．1～2 s內(nèi) C． 2～3 s內(nèi) D．3～4 s內(nèi) 解析：由題圖可知：3～4 s內(nèi)質(zhì)點正在從負向最大位移向平衡位置振動，結(jié)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(fù)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(dāng)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(fù)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(cè)往復(fù)運動，速度相同的位置可能出現(xiàn)在關(guān)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(fù)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(guān)于質(zhì)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(fù)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(nèi)，它的回復(fù)力的大小增大，動能也增大 D．在某一段時間內(nèi)，它的勢能減小，加速度的大小也減小 解析：如圖所示，設(shè)O為質(zhì)點做簡諧運動的平衡位置，它由C經(jīng)過O到B，又由B經(jīng)過O到C的一個周期內(nèi)，由于質(zhì)點受到的回復(fù)力和位移的方向總是相反的，且質(zhì)點由B到O和由C到O的過程中，速度的方向與回復(fù)力的方向相同，A正確。質(zhì)點的位移方向與加速度方向總相反，B不正確。質(zhì)點振動過程中，當(dāng)回復(fù)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(dāng)質(zhì)點的勢能減小時，如從C到O或從B到O階段，回復(fù)力減小，質(zhì)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(dāng)振動平臺處于什么位置時，物體對平臺的壓力最大(　　) A．當(dāng)振動平臺運動到最高點時 B．當(dāng)振動平臺向下運動過振動中心時 C．當(dāng)振動平臺運動到最低點時 D．當(dāng)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(fù)力，并產(chǎn)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(fù)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(dāng)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(fù)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(jīng)過A點時，加速度的大小是2 m/s2，方向指向B點；當(dāng)它經(jīng)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(cè)，設(shè)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(zhì)量為m的物體A放在質(zhì)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(shè)彈簧的勁度系數(shù)為k，當(dāng)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(fù)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(zhì)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(dāng)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(nèi)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(jīng)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