2.3简谐运动的回复力和能量专题复习（Word版含答案）
文档属性
| 名称 | 2.3简谐运动的回复力和能量专题复习（Word版含答案） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 412.8KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-03-06 11:55:49 | ||
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文档简介
2.3简谐运动的回复力和能量专题复习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）
1．一质点做简谐运动的图像如图所示，下列说法正确的是（ ）
A．的时间内，质点的位移方向和加速度方向均为负
B．到的过程中，质点的速度大小和加速度大小均增大
C．到的过程中，质点的位移大小和加速度大小均增大
D．的时间内，质点的位移方向和速度方向均为正
2．如图甲所示的弹簧振子（以O点为平衡位置在B、C间振动），取水平向右的方向为振子离开平衡位置的位移的正方向，得到如图乙所示的振动曲线，由曲线所给的信息可知，下列说法正确的是（ ）
A．t = 0时，振子处在O位置
B．振子运动的周期为4s
C．t = 4s时振子对平衡位置的位移为10cm
D．t = 2.5s时振子对平衡位置的位移为5cm
3．某一弹簧振子的振动图象如图所示，则由图象判断下列说法正确的是（ ）
A．前2s走过的路程是10cm
B．第2s内振子向平衡位置运动，加速度在增大
C．第2s时和第4s时振子的位移相等，运动方向相同
D．在1.5s和2.5s这两个时刻振子系统的势能相同，动能也相同。
4．一根劲度系数为k的轻弹簧，上端固定，下端挂一质量为m的物体，让其上下振动，振幅为A，当物体运动最高点时，其回复力大小为
A．mg+kA B．mg- kA C．kA D．kA- mg
5．弹簧振子在振动中通过平衡位置时（ ）
A．速度最大 B．回复力最大 C．位移最大 D．加速度最大
6．某弹簧振子振动的位移-时间图像如图所示，下列说法中正确的是（ ）
A．振子振动周期为，振幅为
B．时振子的速度为零，加速度为正向的最大值
C．从到过程中振子做加速运动
D．时振子的速度为负向的最大值
7．下列物体处于平衡状态的是（ ）
A．在水平面上做匀速圆周运动的物体
B．自动扶梯上匀速上升的顾客
C．竖直上抛运动到最高点的小球
D．振动过程中运动到中心位置处的弹簧振子
8．如图所示，光滑斜面的倾角为θ，劲度系数为k的轻弹簧上端固定在斜面的挡板上，下端固定有质量为m的小球，重力加速度为g。将小球沿斜面上移并保持弹簧处于原长状态，然后松开小球，则（ ）
A．小球运动过程中机械能守恒
B．小球在最低点的加速度大小为0
C．弹簧弹力充当小球运动的回复力
D．小球做简谐运动的振幅为
9．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，小球的振动图像如图乙所示．则
A．弹簧的最大伸长量为4m
B．t=0.2s时，弹簧的弹性势能最大
C．t=0.2s到t=0.6s内，小球的重力势能逐渐减小
D．t=0到t=0.4s内，回复力的冲量为零
10．如图所示，两根完全相同的弹簧和一根张紧的细线将甲、乙两物块静止在光滑水平面上，已知甲的质量大于乙的质量。当细线突然断开后，两物块都做简谐运动，在运动过程中，下列判断不正确的是（ ）
A．甲的振幅等于乙的振幅
B．甲的周期小于乙的周期
C．甲的最大加速度小于乙的最大加速度
D．甲的最大速度小于乙的最大速度
11．卡车在水平路面上行驶，货物随车厢底板上下振动而不脱离底板，设货物做简谐运动，则货物对车厢底板压力最小的时刻是 （ ）
A．货物通过平衡位置向上运动时 B．货物通过平衡位置向下运动时
C．货物向上达到最大位移时 D．货物向下达到最大位移时
12．弹簧振子做简谐振动，O为平衡位置，以它从O点开始运动作为计时起点，经过0.3s后第一次到达M点，再经过0.2s后第二次达达M点，则它第三次到达M点还需要经过的时间为：
①1.1s ②1.4s ③1.6s ④s
A．①② B．③④ C．①③ D．②④
13．光滑水平面上做简谐运动的弹簧振子的系统总能量表达式为，其中k为弹簧的劲度系数，A为简谐运动的振幅。若振子质量为0.25kg，弹簧的劲度系数为25N/m。起振时系统具有势能0.06J和动能0.02J，则下列说法正确的是（ ）
A．该振动的振幅为0.16m
B．振子经过平衡位置时的速度为0.4m/s
C．振子的最大加速度为8
D．若振子在位移最大处时，质量突变为0.15kg，则振幅变大
14．一个弹簧振子振动过程中的某段时间内，其加速度数值越来越大，即在这段时间内（ ）
A．振子的速度越来越大
B．振子正在向平衡位置运动
C．振子的弹性势能越来越大
D．振子的速度方向与位移方向相反
15．如图所示，劲度系数为k的轻弹簧下端悬挂一质量为M的圆盘，圆盘处于静止状态。现将质量为m的粘性小球自h高处由静止释放，与盘发生完全非弹性碰撞，不计空气阻力，下列说法正确的是（ ）
A．圆盘将以碰后瞬时位置作为平衡位置做简谐运动
B．圆盘做简谐运动的振幅可能为
C．振动过程中圆盘的最大速度为
D．从碰后瞬时位置向下运动过程中，小球、圆盘与弹簧组成的系统势能先减小后增大
二、填空题（共4题）
16．产生机械振动的条件是始终受到方向指向_________的回复力，回复力的作用是_____.
17．①一根轻弹簧下端固定在水平地面上，质量为的物块（视为质点）静止于弹簧上端，此时弹簧的压缩量为。现将物块向上拉到弹簧原长的位置，然后由静止释放，忽略空气阻力，重力加速度为，在接下来的整个运动过程中，弹簧的最大弹性势能为___________；弹簧弹力的最大值为___________。
②一列振幅为的简谐横波水平向右传播，波速恒为，某时刻在波的传播方向上，平衡位置相距为的、两点之间只存在一个波谷（波形未画出），则从该时刻开始计时，质点第一次到达波谷的过程中，质点通过的路程为___________。
③一个质点以坐标系原点为平衡位置沿轴方向做简谐振动，形成的机械波沿着轴的正方向传播，波速为 。以振源刚开始振动为零时刻，且振动0.3秒后停止振动，其振动图像如甲图所示，请在乙图中画出0.6秒时的波形图___________。
④一列简谐横波水平向右传播，某时刻的波形如图所示，、两质点的平衡位置相距，机械波的波速为，已知点的振动方程为，则质点的振动方程为___________。
18．判断下列说法的正误．
（1）回复力的方向总是与位移的方向相反．( )
（2）回复力的方向总是与加速度的方向相反．( )
（3）水平弹簧振子运动到平衡位置时，回复力为零，因此能量一定为零．( )
（4）回复力的大小与速度大小无关，速度增大时，回复力可能增大，也可能减小．( )
19．如图所示的弹簧振子，O为平衡位置，B、C为最大位移位置，以向右的方向为正方向，则振子从B运动到O的过程中，位移方向为________，大小逐渐________；回复力方向为________，大小逐渐________；振子速度方向为________，大小逐渐________；动能逐渐________；势能逐渐________。（均选填“正”“负”“增大”或“减小”）
三、综合题（共4题）
20．如图所示，一质量为M的竖直放置的圆环，在O处与水平面接触．它的内部有一直立的弹簧，劲度系数为k，弹簧下端固定于圆环内侧底部，上端固定一质量为m的小球，把小球向上拉起至弹簧的原长处由静止释放，不计空气阻力，小球开始在竖直方向上做简谐运动在此过程中，圆环一直保持静止．求：
(1)小球做简谐运动的振幅；
(2)小球向下运动的最大距离；
(3)改变小球静止释放的位置，小球做简谐运动的振幅至少为多大时，在其振动过程中才可能使圆环有离开地面的瞬间（已知弹簧一直处于弹性限度内）。
21．如图所示，正方体木块漂浮在水平上，将其稍向下压后放手，试证明木块是否做简谐运动.
22．如图所示，质量为M、倾角为α的斜面体（斜面光滑且足够长）放在粗糙的水平地面上，底部与地面的动摩擦因数为μ，斜面顶端与劲度系数为k、自然长度为l的轻质弹簧相连，弹簧的另一端连接着质量为m的物块．压缩弹簧使其长度为时将物块由静止开始释放，且物块在以后的运动中，斜面体始终处于静止状态．重力加速度为．
（1）求物块处于平衡位置时弹簧的长度；
（2）选物块的平衡位置为坐标原点，沿斜面向下为正方向建立坐标轴，用x表示物块相对于平衡位置的位移，证明物块做简谐运动；
（3）求弹簧的最大伸长量；
（4）为使斜面始终处于静止状态，动摩擦因数μ应满足什么条件（假设滑动摩擦力等于最大静摩擦力）？
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.
( )
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．C
2．B
3．D
4．C
5．A
6．B
7．B
8．D
9．C
10．B
11．C
12．D
13．C
14．C
15．D
16． 平衡位置 使振动物体回复到平衡位置
17． 3或9 （写成也可）
18． 正确 错误 错误 错误
19． 正 减小 负 减小 负 增大 增大 减小
20．(1)；(2)；(3)
21．是简谐运动，
证明：设木块的边长为a，质量为m，则当图中木块浸入水中的高度为h，而处于静止状态时所受到的重力mg与浮力F1=ρha2g大小相等，木块在该位置处于平衡状态，于是可取该装置为平衡位置建立坐标；当木块被按下后上下运动过程中浸入水中的高度达到h+x，所受到的浮力大小为F2=ρ（h+x）a2g于是，木块此时所受到的合外力为：
F=mg-F2=-ρa2gx=-kx，由此可知：木块做的是简谐运动.
22．（1） （2）见解析（3） （4）
23．
答案第1页，共2页
一、选择题（共15题）
1．一质点做简谐运动的图像如图所示，下列说法正确的是（ ）
A．的时间内，质点的位移方向和加速度方向均为负
B．到的过程中，质点的速度大小和加速度大小均增大
C．到的过程中，质点的位移大小和加速度大小均增大
D．的时间内，质点的位移方向和速度方向均为正
2．如图甲所示的弹簧振子（以O点为平衡位置在B、C间振动），取水平向右的方向为振子离开平衡位置的位移的正方向，得到如图乙所示的振动曲线，由曲线所给的信息可知，下列说法正确的是（ ）
A．t = 0时，振子处在O位置
B．振子运动的周期为4s
C．t = 4s时振子对平衡位置的位移为10cm
D．t = 2.5s时振子对平衡位置的位移为5cm
3．某一弹簧振子的振动图象如图所示，则由图象判断下列说法正确的是（ ）
A．前2s走过的路程是10cm
B．第2s内振子向平衡位置运动，加速度在增大
C．第2s时和第4s时振子的位移相等，运动方向相同
D．在1.5s和2.5s这两个时刻振子系统的势能相同，动能也相同。
4．一根劲度系数为k的轻弹簧，上端固定，下端挂一质量为m的物体，让其上下振动，振幅为A，当物体运动最高点时，其回复力大小为
A．mg+kA B．mg- kA C．kA D．kA- mg
5．弹簧振子在振动中通过平衡位置时（ ）
A．速度最大 B．回复力最大 C．位移最大 D．加速度最大
6．某弹簧振子振动的位移-时间图像如图所示，下列说法中正确的是（ ）
A．振子振动周期为，振幅为
B．时振子的速度为零，加速度为正向的最大值
C．从到过程中振子做加速运动
D．时振子的速度为负向的最大值
7．下列物体处于平衡状态的是（ ）
A．在水平面上做匀速圆周运动的物体
B．自动扶梯上匀速上升的顾客
C．竖直上抛运动到最高点的小球
D．振动过程中运动到中心位置处的弹簧振子
8．如图所示，光滑斜面的倾角为θ，劲度系数为k的轻弹簧上端固定在斜面的挡板上，下端固定有质量为m的小球，重力加速度为g。将小球沿斜面上移并保持弹簧处于原长状态，然后松开小球，则（ ）
A．小球运动过程中机械能守恒
B．小球在最低点的加速度大小为0
C．弹簧弹力充当小球运动的回复力
D．小球做简谐运动的振幅为
9．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，小球的振动图像如图乙所示．则
A．弹簧的最大伸长量为4m
B．t=0.2s时，弹簧的弹性势能最大
C．t=0.2s到t=0.6s内，小球的重力势能逐渐减小
D．t=0到t=0.4s内，回复力的冲量为零
10．如图所示，两根完全相同的弹簧和一根张紧的细线将甲、乙两物块静止在光滑水平面上，已知甲的质量大于乙的质量。当细线突然断开后，两物块都做简谐运动，在运动过程中，下列判断不正确的是（ ）
A．甲的振幅等于乙的振幅
B．甲的周期小于乙的周期
C．甲的最大加速度小于乙的最大加速度
D．甲的最大速度小于乙的最大速度
11．卡车在水平路面上行驶，货物随车厢底板上下振动而不脱离底板，设货物做简谐运动，则货物对车厢底板压力最小的时刻是 （ ）
A．货物通过平衡位置向上运动时 B．货物通过平衡位置向下运动时
C．货物向上达到最大位移时 D．货物向下达到最大位移时
12．弹簧振子做简谐振动，O为平衡位置，以它从O点开始运动作为计时起点，经过0.3s后第一次到达M点，再经过0.2s后第二次达达M点，则它第三次到达M点还需要经过的时间为：
①1.1s ②1.4s ③1.6s ④s
A．①② B．③④ C．①③ D．②④
13．光滑水平面上做简谐运动的弹簧振子的系统总能量表达式为，其中k为弹簧的劲度系数，A为简谐运动的振幅。若振子质量为0.25kg，弹簧的劲度系数为25N/m。起振时系统具有势能0.06J和动能0.02J，则下列说法正确的是（ ）
A．该振动的振幅为0.16m
B．振子经过平衡位置时的速度为0.4m/s
C．振子的最大加速度为8
D．若振子在位移最大处时，质量突变为0.15kg，则振幅变大
14．一个弹簧振子振动过程中的某段时间内，其加速度数值越来越大，即在这段时间内（ ）
A．振子的速度越来越大
B．振子正在向平衡位置运动
C．振子的弹性势能越来越大
D．振子的速度方向与位移方向相反
15．如图所示，劲度系数为k的轻弹簧下端悬挂一质量为M的圆盘，圆盘处于静止状态。现将质量为m的粘性小球自h高处由静止释放，与盘发生完全非弹性碰撞，不计空气阻力，下列说法正确的是（ ）
A．圆盘将以碰后瞬时位置作为平衡位置做简谐运动
B．圆盘做简谐运动的振幅可能为
C．振动过程中圆盘的最大速度为
D．从碰后瞬时位置向下运动过程中，小球、圆盘与弹簧组成的系统势能先减小后增大
二、填空题（共4题）
16．产生机械振动的条件是始终受到方向指向_________的回复力，回复力的作用是_____.
17．①一根轻弹簧下端固定在水平地面上，质量为的物块（视为质点）静止于弹簧上端，此时弹簧的压缩量为。现将物块向上拉到弹簧原长的位置，然后由静止释放，忽略空气阻力，重力加速度为，在接下来的整个运动过程中，弹簧的最大弹性势能为___________；弹簧弹力的最大值为___________。
②一列振幅为的简谐横波水平向右传播，波速恒为，某时刻在波的传播方向上，平衡位置相距为的、两点之间只存在一个波谷（波形未画出），则从该时刻开始计时，质点第一次到达波谷的过程中，质点通过的路程为___________。
③一个质点以坐标系原点为平衡位置沿轴方向做简谐振动，形成的机械波沿着轴的正方向传播，波速为 。以振源刚开始振动为零时刻，且振动0.3秒后停止振动，其振动图像如甲图所示，请在乙图中画出0.6秒时的波形图___________。
④一列简谐横波水平向右传播，某时刻的波形如图所示，、两质点的平衡位置相距，机械波的波速为，已知点的振动方程为，则质点的振动方程为___________。
18．判断下列说法的正误．
（1）回复力的方向总是与位移的方向相反．( )
（2）回复力的方向总是与加速度的方向相反．( )
（3）水平弹簧振子运动到平衡位置时，回复力为零，因此能量一定为零．( )
（4）回复力的大小与速度大小无关，速度增大时，回复力可能增大，也可能减小．( )
19．如图所示的弹簧振子，O为平衡位置，B、C为最大位移位置，以向右的方向为正方向，则振子从B运动到O的过程中，位移方向为________，大小逐渐________；回复力方向为________，大小逐渐________；振子速度方向为________，大小逐渐________；动能逐渐________；势能逐渐________。（均选填“正”“负”“增大”或“减小”）
三、综合题（共4题）
20．如图所示，一质量为M的竖直放置的圆环，在O处与水平面接触．它的内部有一直立的弹簧，劲度系数为k，弹簧下端固定于圆环内侧底部，上端固定一质量为m的小球，把小球向上拉起至弹簧的原长处由静止释放，不计空气阻力，小球开始在竖直方向上做简谐运动在此过程中，圆环一直保持静止．求：
(1)小球做简谐运动的振幅；
(2)小球向下运动的最大距离；
(3)改变小球静止释放的位置，小球做简谐运动的振幅至少为多大时，在其振动过程中才可能使圆环有离开地面的瞬间（已知弹簧一直处于弹性限度内）。
21．如图所示，正方体木块漂浮在水平上，将其稍向下压后放手，试证明木块是否做简谐运动.
22．如图所示，质量为M、倾角为α的斜面体（斜面光滑且足够长）放在粗糙的水平地面上，底部与地面的动摩擦因数为μ，斜面顶端与劲度系数为k、自然长度为l的轻质弹簧相连，弹簧的另一端连接着质量为m的物块．压缩弹簧使其长度为时将物块由静止开始释放，且物块在以后的运动中，斜面体始终处于静止状态．重力加速度为．
（1）求物块处于平衡位置时弹簧的长度；
（2）选物块的平衡位置为坐标原点，沿斜面向下为正方向建立坐标轴，用x表示物块相对于平衡位置的位移，证明物块做简谐运动；
（3）求弹簧的最大伸长量；
（4）为使斜面始终处于静止状态，动摩擦因数μ应满足什么条件（假设滑动摩擦力等于最大静摩擦力）？
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.
( )
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．C
2．B
3．D
4．C
5．A
6．B
7．B
8．D
9．C
10．B
11．C
12．D
13．C
14．C
15．D
16． 平衡位置 使振动物体回复到平衡位置
17． 3或9 （写成也可）
18． 正确 错误 错误 错误
19． 正 减小 负 减小 负 增大 增大 减小
20．(1)；(2)；(3)
21．是简谐运动，
证明：设木块的边长为a，质量为m，则当图中木块浸入水中的高度为h，而处于静止状态时所受到的重力mg与浮力F1=ρha2g大小相等，木块在该位置处于平衡状态，于是可取该装置为平衡位置建立坐标；当木块被按下后上下运动过程中浸入水中的高度达到h+x，所受到的浮力大小为F2=ρ（h+x）a2g于是，木块此时所受到的合外力为：
F=mg-F2=-ρa2gx=-kx，由此可知：木块做的是简谐运动.
22．（1） （2）见解析（3） （4）
23．
答案第1页，共2页