2019人教版选择性必修第一册第二章机械振动3简谐运动的回复力和能量拔高练习(word版含答案)

文档属性

名称 2019人教版选择性必修第一册第二章机械振动3简谐运动的回复力和能量拔高练习(word版含答案)
格式 docx
文件大小 327.1KB
资源类型 教案
版本资源 人教版(2019)
科目 物理
更新时间 2022-01-23 02:55:29

图片预览

文档简介

2019人教版选择性必修第一册 第二章 机械振动 3 简谐运动的回复力和能量 拔高练习
一、多选题
1.如图所示,两个物块A、B用竖直的轻弹簧连接后悬挂在天花板上,已知物块A的质量为物块B质量的2倍,重力加速度为g,两个物块均处于静止状态,现在突然剪断物块A与天花板之间的竖直轻绳,则剪断瞬间(  )
A.物块A的加速度等于g B.物块A的加速度等于1.5g
C.物块B的加速度等于g D.物块B的加速度等于0
2.关于机械振动和机械波的叙述正确的是_______.
A.质点振动的方向总是垂直于波的传播方向
B.机械波上某质点的振动速度增大时,机械波在介质中传播的速度也增大
C.物体做受迫振动时,其振动频率与固有频率无关
D.做简谐运动的质点先后通过同一点,回复力、加速度、位移都是相同的
E.根据简谐运动的图像可以判断质点在某一时刻的位移大小、振动方向
3.如图所示,与轻质弹簧相连的木块在光滑水平面上做简谐运动,木块通过OO′时,弹簧处于自然长度,则( )
A.木块从OO′向右运动的过程中,做加速运动
B.木块从OO′向右运动的过程中,做减速运动
C.木块先后到达同一位置时,受到的回复力相同
D.木块先后到达同一位置时,受到的回复力相不同
二、单选题
4.一根弹簧原长为l0,挂一质量为m的物体时伸长x,重力加速度为g.当把这根弹簧与该物体套在一光滑水平的杆上组成弹簧振子,且其振幅为A时,物体振动的最大加速度为( )
A. B. C. D.
5.弹簧振子做简谐运动时,从振子经过某一位置A开始计时,则(  )
A.当振子再次与零时刻的速度相同时,经过的时间一定是半个周期
B.当振子的加速度再次与零时刻的加速度相同时,一定又到达位置A
C.当振子再次经过A时,经过的时间一定是半个周期
D.一定还有另一个位置跟位置A有相同的位移
6.机械振动中,下列各组物理量中其方向始终相反的是
A.回复力与速度 B.位移与速度
C.加速度与位移 D.速度与加速度
7.若物体做简谐运动,则下列说法中正确的是 (  )
A.若位移为负值,则速度一定为正值,加速度也一定为正值
B.物体通过平衡位置时,所受合力为零,回复力为零,处于平衡状态
C.物体每次通过同一位置时,其速度不一定相同,但加速度一定相同
D.物体的位移增大时,动能增加,势能减少
8.单摆做简谐运动,周期为T,若从平衡位置开始计时,此后回复力大小的变化情况是
A.先减小后增大 B.经是最大值
C.经是最大值 D.经是最大值
9.A、B两个完全一样的弹簧振子,把A振子移到A的平衡位置右边10cm,把B振子移到B的平衡位置右边5cm,然后同时放手,那么(  )
A.A、B运动的方向总是相同的 B.A、B运动的方向总是相反的
C.A、B运动的方向有时相同、有时相反 D.无法判断A、B运动的方向的关系
10.如图甲所示,弹簧振子以点为平衡位置,在光滑水平面上的、两点之间做简谐运动,、分居点的左右两侧的对称点。取水平向右为正方向,振子的位移随时间的变化如图乙所示的正弦曲线,下列说法正确的是(  )
A.时,振子在点右侧处
B.振子和时的速度相同
C.时,振子的加速度大小为,方向水平向右
D.到的时间内,振子的加速度和速度都逐渐增大
11.如图所示,轻质弹簧一端固定在处,另一端与质量为的物块相连,物块套在光滑竖直固定杆上。开始时物块处于处且弹簧处于原长。现将物块从处由静止释放,物块经过处时弹簧与杆垂直,经过处时弹簧再次处于原长,到达处时速度为零。已知之间的距离为,,。弹簧始终在弹性限度之内,重力加速度为。在物块下滑的整个过程中,下列说法正确的是(  )
A.物块在由处下滑至处的过程中机械能守恒 B.物块在处的速度为
C.物块在处时弹簧的弹性势能最大 D.物块在处时弹簧的弹性势能为
12.做简谐运动的质点,某段时间内速度在增加,则这段时间内质点的( )
A.机械能一定增加 B.振动位移一定增加
C.加速度一定增加 D.弹性势能一定减小
13.水平放置的弹簧振子在简谐运动中变化的物理量有(  )
A.回复力 B.周期 C.振幅 D.机械能
14.做机械振动的弹簧振子通过平衡位置时,下列物理量中,具有最大值的是(  )
A.位移 B.速度 C.回复力 D.加速度
15.弹簧振子在光滑水平面上做简谐运动,在振子向平衡位置运动的过程中,逐渐增大的物理量是( )
A.振子所受的回复力 B.振子的位移
C.振子的速度 D.振子的加速度
16.如图所示,是一弹簧振子,设向右方向为正,O为平衡位置,则振子从a→O运动时,下列说法正确的是( )
A.位移为正值,速度为正值
B.位移为正值,加速度为负值
C.位移为负值,速度为正值
D.位移为负值,加速度为负值
17.如图,一水平弹簧振子,O为平衡位置,振子在B、C之间做简谐运动,设向右为正方向,则振子(  )
A.由C向O运动时,位移为正值,速度为正值,加速度为正值
B.由O向B运动时,位移为正值,速度为正值,加速度为负值
C.由B向O运动时,位移为负值,速度为正值,加速度为负值
D.由O向C运动时,位移为负值,速度为负值,加速度为负值
18.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24cm
B.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
三、填空题
19.光滑水平面上的弹簧振子,振子质量为50g,若在弹簧振子被拉到最大位移处释放时开始计时,在t=0.2s时,振子第一次通过平衡位置,此时速度为4m/s。则在t=1.2s末,弹簧的弹性势能为________J,该弹簧振子做简谐运动时其动能的变化频率为________Hz,1min内,弹簧弹力对弹簧振子做正功的次数为________次。
试卷第1页,共3页
试卷第1页,共3页
参考答案
1.BD
【解析】设物块B的质量为m,A的质量为2m。剪断绳子前,弹簧的弹力为;剪断绳子的瞬间,弹簧的弹力不变,隔离对B分析,B的合力仍为零,B的加速度为,对A分析,加速度为:,BD正确.
【点评】题是牛顿第二定律的应用中瞬时问题,要知道剪断绳子的瞬间,弹簧的弹力不变,再结合牛顿第二定律进行求解即可.
2.CDE
【详解】
A.横波的质点的振动方向才总是垂直于波的传播方向,纵波不是这样的,故A错误;
B.机械波在介质中的传播速度与质点振动速度无关,故B错误;
C.物体做受迫振动的频率等于驱动力频率,与其固有频率无关,故C正确;
D.做简谐运动的质点先后通过同一点时,相对平衡位置的位移相同,根据可知回复力相同,根据牛顿第二定律可得加速度相同,故D正确;
E.根据简谐运动的图像可以判断质点在某一时刻的位移大小、振动方向,故E正确。
故选CDE。
3.BC
【详解】
木块从OO′向右运动的过程中,弹簧给木块的弹力向左,做减速运动;在同一位置弹簧的形变量相同,受到的弹簧弹力相同,回复力相同。
故选BC。
4.B
【详解】
试题分析:由题可知弹簧的劲度系数满足:mg=kx;当振子通过最大位移处时加速度最大,根据简谐运动的特征,可知物体的位移最大时,加速度最大,则物体振动的最大加速度大小为;联立解得,故选B.
考点:简谐振动的规律
【名师点睛】本题考查了简谐振动的规律;解题时关键是明确简谐运动的振幅的含义,知道简谐运动的特征,属于基础问题.
5.B
【详解】
A.当振子再次与零时刻的速度相同时,振子通过关于平衡位置对称点,经过的时间可能为半周期,也可能小于半个周期,故A错误;
B.弹簧振子做简谐振动,具有对称性,当振子的加速度再次与零时刻的加速度相同时,根据可知,位移相同,故一定又到达位置A。故B正确;
C.当振子再次经过A时,经过的时间可能为半周期,也可能小于、大于半个周期,故C错误;
D.简谐运动的位移是相对平衡位置而言的,故不同点一定是对应不同的位移,故D错误;
故选B。
6.C
【详解】
回复力与位移的关系:
根据牛顿第二定律:
可知加速度与位移方向始终相反,故C正确,ABD错误。
故选C.
7.C
【详解】
试题分析:一弹簧振子作简谐运动,若位移为负值,则速度不一定为正值,加速度一定为正值、振子通过平衡位置时,速度为零,加速度最小、振子每次通过平衡位置时,加速度相同,速度不一定相同因为方向可能相反.位移增大时,恢复力做负功,动能减小,势能增大,ABD错;故选C
考点:考查机械振动
点评:本题难度较小,掌握机械振动中回复力、位移、加速度、速度的关系,巧妙应用对称性理解和分析问题
8.C
【解析】
小球若从平衡位置开始计时,其位移在前T/4内先增大,之后在T/4 T/2内位移减小,在T/2 3T/4反向增大然后在3T/4 T时间内再减小,回复力F=-kx,所以在3T/4时刻回复力到达最大值.故选C.
9.A
【详解】
由题可知把A振子移到A的平衡位置右边10cm,把B振子移到B的平衡位置右边5cm同时放手,两个振子同时开始做简谐运动,振幅分别为10cm和5cm,由于是完全相同的弹簧振子,它们振动的周期相同,所以A、B运动的方向总是相同的。
故选A。
10.C
【详解】
A.由图可知,该振动的振幅为12cm=0.12m,周期为1.6s,所以
结合振动图像可知,该振动方程为
在时,振子的位移
A错误;
B.由振动图像可知,振子振子从平衡位置向右运动,时振子从平衡位置向左运动,速度方向不同,B错误;
C.时,振子到达A处,振子的加速度大小为
此时加速度方向向右,C正确;
D.到的时间内振子向最大位移处运动,速度减小,加速度增大,到时间内振子从最大位移向平衡位置运动,则速度增大,加速度减小,D错误。
故选C。
11.D
【详解】
A.物块在由处下滑至上的过程中,物块受到弹簧的弹力做功,物块的机械能不守恒,但是物块和弹簧组成的系统机械能守恒,A错误;
B.物块由处下滑至处的过程中,若只是重力势能转化为动能,则
可知物块在处的速度为,但还有一部分转化为弹性势能,所以物块在处的速度小于,B错误;
C.物块由处下滑至处的过程物块和弹簧组成的系统机械能守恒,动能减小、重力势能减小,所以弹性势能增加,故处弹簧的弹性势能大于处弹簧的弹性势能,C错误;
D.物块由处下滑至处的过程中
可得
D正确。
故选D。
12.D
【详解】
A.简谐运动过程中,动能和势能相互转化,机械能保持不变,A错误;
B.某段时间内速度在增加,则这段时间内质点从最大位移向平衡位置运动,位移减小,B错误;
C.根据回复力
位移减小,回复力减小,加速度减小,C错误;
D.从最大位移向平衡位置运动的过程中,弹性势能减小,动能增大,D正确。
故选D。
13.A
【详解】
水平放置的弹簧振子在简谐运动的过程中机械能守恒,周期和振幅都是不变的。根据
可知回复力会随着弹簧的长度变化而变化。故A正确,BCD错误。
故选A。
14.B
【详解】
弹簧振子通过平衡位置时,具有最大值的是速度,具有最小值的是位移、回复力、加速度,B正确,ACD错误。
故选B。
15.C
【详解】
ABD.振子的位移指由平衡位置指向振动物体所在位置的有向线段,因而向平衡位置运动时位移逐渐减小;回复力与位移成正比,在振子向着平衡位置运动的过程中回复力减小,根据:
可知,加速度也减小,ABD错误;
C.物体向着平衡位置运动时,回复力与速度方向一致,故物体的速度逐渐增大,C正确。
故选C。
16.C
【详解】
从a→O运动,位移起点为平衡位置,所以位移向左为负值,速度方向向右为正值,回复力指向平衡位置向右,为正值,所以加速度为正值,ABD错误C正确.
17.B
【详解】
A.由C向O运动时,小球在平衡位置O的左侧,所以位移向左,为负值,速度为正值,加速度方向与位移方向总是相反,则加速度为正值,故A错误;
B.由O向B运动时,小球在平衡位置O的右侧,所以位移向右,为正值,速度为正值,加速度方向与位移方向总是相反,则加速度为负值,故B正确;
C.由B 向O运动时,小球在平衡位置O的右侧,所以位移向右,为正值,速度为负值,加速度方向与位移方向总是相反,则加速度为负值,故C错误;
D.由O向C运动时,小球在平衡位置O的左侧,所以位移向左,为负值,速度为负值,加速度方向与位移方向总是相反,则加速度为正值,故D错误。
故选B。
18.C
【详解】
A.弹簧振子的周期为,振幅是12cm,所以A错误;
B.时,振子的加速度方向沿-x方向,所以B错误;
C.到的时间内,振子的速度逐渐增大,位移最大时速度为0,平衡位置速度最大,所以C正确;
D.到的时间内,振子的动能逐渐减小,所以D错误;
故选C。
19.0.4 2.5 150
【详解】
[1]从释放到振子第一次通过平衡位置历时,根据其周期性及对称性,则有周期
T=0.8s
振子的最大速度为4m/s,则最大动能
Ekm=mv2=0.4J
根据振子振动的周期性可知,在t=1.2s末,振子在最大位移处,据机械能守恒有
Ep=Ekm=0.4J
[2]物体的振动周期为0.8s,由于动能是标量,则其变化周期为
=0.4s
所以动能的变化频率为2.5Hz。
[3]在物体向平衡位置运动时弹力做正功,故在1个周期内弹力两次做正功,根据其周期性可得1min内弹力做正功的次数为
n=×2次=150次
答案第1页,共2页
答案第1页,共2页