第2章 第3节 简谐运动的回复力和能量 能力（Word版含答案）
文档属性
| 名称 | 第2章 第3节 简谐运动的回复力和能量 能力（Word版含答案） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 164.4KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-01-06 16:16:32 | ||
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文档简介
人教版高中物理选修一 第2章 第3节 简谐运动的回复力和能量 能力
一、单项选择题（共6小题；共24分）
1. 如图所示的弹簧振子在 、 之间做简谐运动， 为平衡位置，则下列说法不正确的是
A. 小球的位移增大的过程中，弹力做负功
B. 小球的速度增大的过程中，弹力做正功
C. 小球的加速度增大的过程中，弹力做正功
D. 小球从 点出发到再次回到 点的过程中，弹力做的总功为零
2. 如图甲所示，光滑水平杆上套着一个小球和一个弹簧，弹簧一端固定，另一端连接在小球上，忽略弹簧质量。小球以点 为平衡位置，在 、 两点之间做往复运动，取向右为正方向，小球的位移 随时间 的变化如图乙所示，则
A. 时，小球在 点左侧 处
B. 和 时，小球的速度相同
C. 和 时，小球的加速度相同
D. 到 过程中，系统的势能在逐渐增加
3. 如图 所示，轻弹簧下端固定在地上，上端连接一个钢球，把钢球从平衡位置向下压一段距离 ，由静止释放。以钢球的平衡位置为坐标原点、竖直向上为正方向建立 轴，从钢球做简谐运动过程中某一次经过平衡位置时开始计时，钢球运动的位移—时间图象如图 所示。已知钢球振动过程中弹簧始终处于弹性限度内，则
A. 时刻钢球的速度方向向上
B. 时刻钢球的回复力向上且处于失重状态
C. 时间内钢球的动量先增大后减小
D. 时间内弹簧振子系统的机械能逐渐减小
4. 如图所示，甲、乙两物块在两根相同的弹簧和一根张紧的细线作用下静止在光滑水平面上，已知甲的质量小于乙的质量。当细线突然断开，两物块都开始做简谐运动，在运动过程中
A. 甲的最大加速度大于乙的最大加速度
B. 甲的最大速度小于乙的最大速度
C. 甲的振幅大于乙的振幅
D. 甲的振幅小于乙的振幅
5. 如图甲所示，金属小球用轻弹簧连接在固定的光滑斜面顶端，小球在斜面上做简谐运动，到达最高点时弹簧处于原长。取沿斜面向上为正方向，小球的振动图象如图乙所示。则
A. 弹簧的最大伸长量为
B. 时，弹簧的弹性势能最大
C. 在 到 时间内，小球的重力势能逐渐减小
D. 在 到 时间内，回复力的冲量为零
6. 如图所示，弹簧下面挂一质量为 的物体，物体在竖直方向上做振幅为 的简谐运动，当物体振动到最高点时，弹簧正好处于原长，弹簧始终在弹性限度内，则在物体振动过程中
A. 弹簧的弹性势能和物体动能总和不变
B. 物体在最低点时的加速度大小为
C. 物体在最低点时所受弹簧弹力大小为
D. 弹簧的最大弹性势能等于
二、双项选择题（共1小题；共4分）
7. 如图，轻质弹簧下挂重为 的物体 时伸长了 ，再挂上重为 的物体 时又伸长了 ，现将 、 间的细线烧断，使 在竖直平面内振动，则
A. 最大回复力为 ，振幅为
B. 最大回复力为 ，振幅为
C. 只减小 的质量，振动的振幅变小，周期不变
D. 只减小 的质量，振动的振幅变小，周期不变
答案
第一部分
1. C
【解析】根据回复力 ，回复力的方向与位移方向相反，指向平衡位置，对于弹簧振子，弹力充当回复力，小球的位移增大的过程中，弹力做负功，A说法正确；
小球的速度增大的过程中，位移减小，弹力与运动方向一致，弹力做正功，B说法正确；
根据 ，小球的加速度增大的过程中，位移增大，弹力与运动方向相反，弹力做负功，C说法错误；
小球从 点出发到再次回到 点的过程中，速度大小不变，动能不变，弹力做的总功为零，D说法正确。
2. C
【解析】取向右为正方向，由题图乙可知 时小球处于正向最大位移处，小球在 点右侧 处，故A错误； 和 时，小球的速度大小相等、方向相反，故B错误； 和 时，小球的加速度大小相等、方向相同，故C正确；小球运动过程中，系统动能和弹性势能相互转化， 到 过程中，小球动能先增大后减小，系统的弹性势能先减小后增大，故D错误。
3. C
【解析】 时刻钢球速度方向向下，故A错误； 时刻钢球的回复力向上，加速度向上，处于超重状态，故B错误； 时间内钢球先加速后减速，钢球的动量先增大后减小，故C正确；在整个运动过程中，弹簧振子系统的机械能守恒，故D错误。故选C。
4. A
【解析】细线断开瞬间，弹簧弹力最大，物块的加速度最大，由于甲的质量小，根据牛顿第二定律，可知甲的最大加速度大，A正确；
细线断开的瞬间，弹簧的弹性势能相同，物块到达平衡位置时，甲、乙的最大动能相同，由于甲的质量小于乙的质量，由 知甲的最大速度大于乙的最大速度，B错误；
细线未断开前，两根弹簧伸长的长度相同，可知两物块做简谐运动时，离开平衡位置的最大距离相同，即振幅相同，C、D错误。
5. C
【解析】小球的振幅等于其位移的最大值，由图乙读出，振幅为 ，由于小球到达最高点时弹簧处于原长，所以弹簧的最大伸长量为 ，A错误；由图可知 时，弹簧处于原长，弹簧的弹性势能最小，为零，B错误；在 到 时间内，小球在沿斜面向下运动，小球的重力势能逐渐减小，C正确； 时小球经过平衡位置沿斜面向上运动， 时小球经过平衡位置沿斜面向下运动，根据动量定理可知回复力的冲量不为零，D错误。
6. D
【解析】系统机械能守恒，物体动能、重力势能、弹簧弹性势能总和不变，振动过程中物体重力势能一直变化，弹簧的弹性势能和物体动能总和一直变化，故A错误；
设弹簧劲度系数为 ，由题意知，物体在最低点时弹簧形变量为 ，弹力为 ，弹力与物体重力的合力 ，方向向上，则物体加速度大小为 ，方向向上，故B错误；
物体在最低点时所受弹力为 ，故C错误；
物体在最低点时，弹簧的弹性势能最大，由于系统机械能守恒，知最大弹性势能 ，故D正确。
第二部分
7. B， D
【解析】轻质弹簧下挂重为 的物体 时伸长了 ，故劲度系数为 。若将连接 、 两物体的细线烧断，物体 将做简谐运动，烧断瞬间， 所受合力充当回复力，由于细线烧断前 处于平衡状态，所受细线拉力为 ，则细线烧断瞬间 所受合力大小为 ，即最大回复力为 ，刚烧断细线时物体 的加速度最大，处于最大位移处，故振幅为 ，故A错误，B正确；只减小 的质量， 振动的平衡位置上移，振动的幅度变大，周期变小，故C错误；只减小 的质量，振动的幅度变小，周期不变，故D正确。
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一、单项选择题（共6小题；共24分）
1. 如图所示的弹簧振子在 、 之间做简谐运动， 为平衡位置，则下列说法不正确的是
A. 小球的位移增大的过程中，弹力做负功
B. 小球的速度增大的过程中，弹力做正功
C. 小球的加速度增大的过程中，弹力做正功
D. 小球从 点出发到再次回到 点的过程中，弹力做的总功为零
2. 如图甲所示，光滑水平杆上套着一个小球和一个弹簧，弹簧一端固定，另一端连接在小球上，忽略弹簧质量。小球以点 为平衡位置，在 、 两点之间做往复运动，取向右为正方向，小球的位移 随时间 的变化如图乙所示，则
A. 时，小球在 点左侧 处
B. 和 时，小球的速度相同
C. 和 时，小球的加速度相同
D. 到 过程中，系统的势能在逐渐增加
3. 如图 所示，轻弹簧下端固定在地上，上端连接一个钢球，把钢球从平衡位置向下压一段距离 ，由静止释放。以钢球的平衡位置为坐标原点、竖直向上为正方向建立 轴，从钢球做简谐运动过程中某一次经过平衡位置时开始计时，钢球运动的位移—时间图象如图 所示。已知钢球振动过程中弹簧始终处于弹性限度内，则
A. 时刻钢球的速度方向向上
B. 时刻钢球的回复力向上且处于失重状态
C. 时间内钢球的动量先增大后减小
D. 时间内弹簧振子系统的机械能逐渐减小
4. 如图所示，甲、乙两物块在两根相同的弹簧和一根张紧的细线作用下静止在光滑水平面上，已知甲的质量小于乙的质量。当细线突然断开，两物块都开始做简谐运动，在运动过程中
A. 甲的最大加速度大于乙的最大加速度
B. 甲的最大速度小于乙的最大速度
C. 甲的振幅大于乙的振幅
D. 甲的振幅小于乙的振幅
5. 如图甲所示，金属小球用轻弹簧连接在固定的光滑斜面顶端，小球在斜面上做简谐运动，到达最高点时弹簧处于原长。取沿斜面向上为正方向，小球的振动图象如图乙所示。则
A. 弹簧的最大伸长量为
B. 时，弹簧的弹性势能最大
C. 在 到 时间内，小球的重力势能逐渐减小
D. 在 到 时间内，回复力的冲量为零
6. 如图所示，弹簧下面挂一质量为 的物体，物体在竖直方向上做振幅为 的简谐运动，当物体振动到最高点时，弹簧正好处于原长，弹簧始终在弹性限度内，则在物体振动过程中
A. 弹簧的弹性势能和物体动能总和不变
B. 物体在最低点时的加速度大小为
C. 物体在最低点时所受弹簧弹力大小为
D. 弹簧的最大弹性势能等于
二、双项选择题（共1小题；共4分）
7. 如图，轻质弹簧下挂重为 的物体 时伸长了 ，再挂上重为 的物体 时又伸长了 ，现将 、 间的细线烧断，使 在竖直平面内振动，则
A. 最大回复力为 ，振幅为
B. 最大回复力为 ，振幅为
C. 只减小 的质量，振动的振幅变小，周期不变
D. 只减小 的质量，振动的振幅变小，周期不变
答案
第一部分
1. C
【解析】根据回复力 ，回复力的方向与位移方向相反，指向平衡位置，对于弹簧振子，弹力充当回复力，小球的位移增大的过程中，弹力做负功，A说法正确；
小球的速度增大的过程中，位移减小，弹力与运动方向一致，弹力做正功，B说法正确；
根据 ，小球的加速度增大的过程中，位移增大，弹力与运动方向相反，弹力做负功，C说法错误；
小球从 点出发到再次回到 点的过程中，速度大小不变，动能不变，弹力做的总功为零，D说法正确。
2. C
【解析】取向右为正方向，由题图乙可知 时小球处于正向最大位移处，小球在 点右侧 处，故A错误； 和 时，小球的速度大小相等、方向相反，故B错误； 和 时，小球的加速度大小相等、方向相同，故C正确；小球运动过程中，系统动能和弹性势能相互转化， 到 过程中，小球动能先增大后减小，系统的弹性势能先减小后增大，故D错误。
3. C
【解析】 时刻钢球速度方向向下，故A错误； 时刻钢球的回复力向上，加速度向上，处于超重状态，故B错误； 时间内钢球先加速后减速，钢球的动量先增大后减小，故C正确；在整个运动过程中，弹簧振子系统的机械能守恒，故D错误。故选C。
4. A
【解析】细线断开瞬间，弹簧弹力最大，物块的加速度最大，由于甲的质量小，根据牛顿第二定律，可知甲的最大加速度大，A正确；
细线断开的瞬间，弹簧的弹性势能相同，物块到达平衡位置时，甲、乙的最大动能相同，由于甲的质量小于乙的质量，由 知甲的最大速度大于乙的最大速度，B错误；
细线未断开前，两根弹簧伸长的长度相同，可知两物块做简谐运动时，离开平衡位置的最大距离相同，即振幅相同，C、D错误。
5. C
【解析】小球的振幅等于其位移的最大值，由图乙读出，振幅为 ，由于小球到达最高点时弹簧处于原长，所以弹簧的最大伸长量为 ，A错误；由图可知 时，弹簧处于原长，弹簧的弹性势能最小，为零，B错误；在 到 时间内，小球在沿斜面向下运动，小球的重力势能逐渐减小，C正确； 时小球经过平衡位置沿斜面向上运动， 时小球经过平衡位置沿斜面向下运动，根据动量定理可知回复力的冲量不为零，D错误。
6. D
【解析】系统机械能守恒，物体动能、重力势能、弹簧弹性势能总和不变，振动过程中物体重力势能一直变化，弹簧的弹性势能和物体动能总和一直变化，故A错误；
设弹簧劲度系数为 ，由题意知，物体在最低点时弹簧形变量为 ，弹力为 ，弹力与物体重力的合力 ，方向向上，则物体加速度大小为 ，方向向上，故B错误；
物体在最低点时所受弹力为 ，故C错误；
物体在最低点时，弹簧的弹性势能最大，由于系统机械能守恒，知最大弹性势能 ，故D正确。
第二部分
7. B， D
【解析】轻质弹簧下挂重为 的物体 时伸长了 ，故劲度系数为 。若将连接 、 两物体的细线烧断，物体 将做简谐运动，烧断瞬间， 所受合力充当回复力，由于细线烧断前 处于平衡状态，所受细线拉力为 ，则细线烧断瞬间 所受合力大小为 ，即最大回复力为 ，刚烧断细线时物体 的加速度最大，处于最大位移处，故振幅为 ，故A错误，B正确；只减小 的质量， 振动的平衡位置上移，振动的幅度变大，周期变小，故C错误；只减小 的质量，振动的幅度变小，周期不变，故D正确。
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