2.3 简谐运动的回复力和能量 基础巩固练习（word版含答案）
文档属性
| 名称 | 2.3 简谐运动的回复力和能量 基础巩固练习（word版含答案） |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 435.0KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-04-03 07:53:40 | ||
图片预览
文档简介
2.3 简谐运动的回复力和能量
一、单选题
1．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
2．某弹簧振子简谐运动图像如图所示，t1~t2时间内振子（ ）
A．速度增大
B．加速度增大
C．回复力增大
D．机械能增大
3．如图甲所示，弹簧的一端固定在竖直墙壁上，另一端与一个带孔小球连接，小球穿在水平固定的光滑杆上。O点为小球的平衡位置，并以其为坐标原点建立x轴。小球可在a、b两点之间做简谐运动。图乙为小球的振动图像。下列说法正确的是（ ）
A．t1时刻小球运动到b点
B．t2时刻小球的速度为零
C．从t1到t2时间内小球的回复力变大
D．从t3到t4时间内小球的加速度变小
4．如图所示，弹簧振子在B、C间做简谐运动，O为平衡位置，B、C间的距离为10cm，弹簧振子从B运动到C的时间为1s，则下列说法正确的是（ ）
A．当振幅等于4cm时，其周期一定小于2s
B．弹簧振子从O运动到C、再从C运动到O的整个过程为一次全振动
C．弹簧振子的动能最小时，其势能最大
D．弹簧振子的位移最大时，其受到的回复力为0
5．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
6．如图所示，虚线和实线分别为甲、乙两个弹簧振子做简谐运动的图像。已知甲、乙两个振子质量相等。则（ ）
A．甲、乙两振子的振幅之比为1:2
B．甲、乙两振子的频率之比为1:2
C．前2s内甲、乙两振子的加速度均为正值
D．0~8s时间内甲、乙两振子通过的路程之比为4:1
二、多选题
7．如图所示是某一质点做简谐运动的图象，下列说法正确的是（ ）
A．在第内，质点速度逐渐增大
B．在第内，质点速度逐渐增大
C．在第内，动能转化为势能
D．在第内，动能转化为势能
8．在下述各力中，属于根据力的性质命名的是（ ）
A．弹力 B．回复力 C．向心力 D．摩擦力
9．一水平弹簧振子做简谐运动的振动图象如图所示，已知弹簧的劲度系数为20N/cm，则（ ）
A．在0～4s内振子做了1.75次全振动
B．在0～4s内振子通过的路程为3.5cm
C．图中A点对应的时刻振子的速度方向指向x轴的正方向
D．图中A点对应的时刻振子所受的回复力大小为5N，方向指向x轴的负方向
10．如图甲所示，水平的光滑杆上有一弹簧振子，振子以O点为平衡位置，在a、b两点之间做简谐运动，以Ob为正方向，其振动图象如图乙所示。由振动图象可以得知（ ）
A．振子的振动周期等于2t1
B．在t＝0时刻，振子的位置在a点
C．在t＝t1时刻，振子的速度为零
D．在t＝t1时刻，振子的速度最大
E．从t1到t2，振子正从O点向b点运动
11．如图所示，把能在绝缘光滑水平面上做简谐运动的弹簧振子放在水平向右的匀强电场中，小球在O点时，弹簧处于原长，A、B为关于O对称的两个位置，现在使小球带上负电，并让小球从B点由静止释放，那么下列说法正确的是（ ）
A．小球仍然做简谐运动
B．小球仍然能在A、B间做简谐运动，O点是其平衡位置
C．小球从B运动到A的过程中，动能一定先增大后减小
D．小球从B点运动到A点，其动能的增加量一定等于电势能的减少量
三、填空题
12．一质量为m的小球，通过一根轻质弹簧悬挂在天花板上，如图所示。
（1）小球在振动过程中的回复力实际上是________。
（2）该小球的振动是否为简谐运动________？
（3）在振子向平衡位置运动的过程中( )
A．振子所受的回复力逐渐增大
B．振子的位移逐渐增大
C．振子的速度逐渐减小
D．振子的加速度逐渐减小
13．一个质点经过平衡位置O，在A、B两点间做简谐运动如图甲，它的振动图象如图乙所示，设向右为正方向，则
（1）OB=________cm；
（2）第0.2s末，质点的速度方向向________；
（3）0.7s末，质点位置在________点与________点之间；
（4）质点从O点运动到B点再运动到A点所需时间t=________s。
14．喷墨打印机在打印纸张时，纸张以设定的速度匀速移动，打印喷头则随着墨盒一起沿着垂直方向根据打印文件上的信息左右移动，如图（甲）所示．某次打印时，进行如下设置：纸张规格为A4纸（宽度21cm，长度29.7cm），纵向打印，打印速度为每分钟15张，启动打印机，打出一张如图（乙）所示的图像．根据所给信息可以得出纸张移动速度v=____________m/s，打印墨盒左右移动的频率f=_____________Hz． （不计切换纸张的间隔时间）
四、解答题
15．把图中倾角为的光滑斜面上的小球沿斜面拉下一段距离，然后松开。假设空气阻力可忽略不计，试证明小球的运动是简谐运动。
16．一个质点经过平衡位置O，在A、B间做简谐运动如图甲所示，它的振动图像如图乙所示，设向右为正方向，则：
（1）OB的长度是多少？
（2）第0.2 s末质点的速度方向是什么？
（3）第0.7 s时，质点位置在哪两点之间？
（4）质点从O点运动到B点再运动到A点所需时间为多少？
17．将气垫导轨倾斜放置，倾角为θ＝30°，质量为m＝5×10－2 kg的物块放在气垫导轨上，用轻弹簧连接固定挡板和物块，如图(a)所示．从弹簧处于自然伸长状态时上端的位置由静止释放物块，物块在气垫导轨上运动的x-t图象如图(b)所示，物块的振幅为A(未知)．已知弹簧振子的周期T＝2π，其中m为振子的质量，k为弹簧的劲度系数，取g＝10 m/s2.
(ⅰ)求物块振动的位移表达式；
(ⅱ)若让物块振动的振幅为2cm，请写出物块振动时所受回复力与振动位移的关系式．
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．C
2．A
3．D
4．C
5．B
6．D
7．BC
8．AD
9．CD
10．ADE
11．AD
12． 弹簧的弹力与重力的合力 是 D
13． 5 左 O B 0.6
14． 0.07425或 0.928或
15．F= kx，小球的运动是简谐运动
证明：设小球处于平衡位置时弹簧伸长x0，则有
mgsinθ=kx0
小球由平衡位置被拉伸x时，受到的合力为F，则有
F=k（x+x0） mgsinθ
解得
F=kx
F与x的方向相反，所以有
F= kx
小球的运动是简谐运动。
16．（1）5 cm；（2）向左；（3）O与B之间；（4）0.6 s
17．(ⅰ)x＝0.012 5cos 20t m ；(ⅱ)F＝－20x N(－0.02 m≤x≤0.02 m)
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页
一、单选题
1．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
2．某弹簧振子简谐运动图像如图所示，t1~t2时间内振子（ ）
A．速度增大
B．加速度增大
C．回复力增大
D．机械能增大
3．如图甲所示，弹簧的一端固定在竖直墙壁上，另一端与一个带孔小球连接，小球穿在水平固定的光滑杆上。O点为小球的平衡位置，并以其为坐标原点建立x轴。小球可在a、b两点之间做简谐运动。图乙为小球的振动图像。下列说法正确的是（ ）
A．t1时刻小球运动到b点
B．t2时刻小球的速度为零
C．从t1到t2时间内小球的回复力变大
D．从t3到t4时间内小球的加速度变小
4．如图所示，弹簧振子在B、C间做简谐运动，O为平衡位置，B、C间的距离为10cm，弹簧振子从B运动到C的时间为1s，则下列说法正确的是（ ）
A．当振幅等于4cm时，其周期一定小于2s
B．弹簧振子从O运动到C、再从C运动到O的整个过程为一次全振动
C．弹簧振子的动能最小时，其势能最大
D．弹簧振子的位移最大时，其受到的回复力为0
5．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
6．如图所示，虚线和实线分别为甲、乙两个弹簧振子做简谐运动的图像。已知甲、乙两个振子质量相等。则（ ）
A．甲、乙两振子的振幅之比为1:2
B．甲、乙两振子的频率之比为1:2
C．前2s内甲、乙两振子的加速度均为正值
D．0~8s时间内甲、乙两振子通过的路程之比为4:1
二、多选题
7．如图所示是某一质点做简谐运动的图象，下列说法正确的是（ ）
A．在第内，质点速度逐渐增大
B．在第内，质点速度逐渐增大
C．在第内，动能转化为势能
D．在第内，动能转化为势能
8．在下述各力中，属于根据力的性质命名的是（ ）
A．弹力 B．回复力 C．向心力 D．摩擦力
9．一水平弹簧振子做简谐运动的振动图象如图所示，已知弹簧的劲度系数为20N/cm，则（ ）
A．在0～4s内振子做了1.75次全振动
B．在0～4s内振子通过的路程为3.5cm
C．图中A点对应的时刻振子的速度方向指向x轴的正方向
D．图中A点对应的时刻振子所受的回复力大小为5N，方向指向x轴的负方向
10．如图甲所示，水平的光滑杆上有一弹簧振子，振子以O点为平衡位置，在a、b两点之间做简谐运动，以Ob为正方向，其振动图象如图乙所示。由振动图象可以得知（ ）
A．振子的振动周期等于2t1
B．在t＝0时刻，振子的位置在a点
C．在t＝t1时刻，振子的速度为零
D．在t＝t1时刻，振子的速度最大
E．从t1到t2，振子正从O点向b点运动
11．如图所示，把能在绝缘光滑水平面上做简谐运动的弹簧振子放在水平向右的匀强电场中，小球在O点时，弹簧处于原长，A、B为关于O对称的两个位置，现在使小球带上负电，并让小球从B点由静止释放，那么下列说法正确的是（ ）
A．小球仍然做简谐运动
B．小球仍然能在A、B间做简谐运动，O点是其平衡位置
C．小球从B运动到A的过程中，动能一定先增大后减小
D．小球从B点运动到A点，其动能的增加量一定等于电势能的减少量
三、填空题
12．一质量为m的小球，通过一根轻质弹簧悬挂在天花板上，如图所示。
（1）小球在振动过程中的回复力实际上是________。
（2）该小球的振动是否为简谐运动________？
（3）在振子向平衡位置运动的过程中( )
A．振子所受的回复力逐渐增大
B．振子的位移逐渐增大
C．振子的速度逐渐减小
D．振子的加速度逐渐减小
13．一个质点经过平衡位置O，在A、B两点间做简谐运动如图甲，它的振动图象如图乙所示，设向右为正方向，则
（1）OB=________cm；
（2）第0.2s末，质点的速度方向向________；
（3）0.7s末，质点位置在________点与________点之间；
（4）质点从O点运动到B点再运动到A点所需时间t=________s。
14．喷墨打印机在打印纸张时，纸张以设定的速度匀速移动，打印喷头则随着墨盒一起沿着垂直方向根据打印文件上的信息左右移动，如图（甲）所示．某次打印时，进行如下设置：纸张规格为A4纸（宽度21cm，长度29.7cm），纵向打印，打印速度为每分钟15张，启动打印机，打出一张如图（乙）所示的图像．根据所给信息可以得出纸张移动速度v=____________m/s，打印墨盒左右移动的频率f=_____________Hz． （不计切换纸张的间隔时间）
四、解答题
15．把图中倾角为的光滑斜面上的小球沿斜面拉下一段距离，然后松开。假设空气阻力可忽略不计，试证明小球的运动是简谐运动。
16．一个质点经过平衡位置O，在A、B间做简谐运动如图甲所示，它的振动图像如图乙所示，设向右为正方向，则：
（1）OB的长度是多少？
（2）第0.2 s末质点的速度方向是什么？
（3）第0.7 s时，质点位置在哪两点之间？
（4）质点从O点运动到B点再运动到A点所需时间为多少？
17．将气垫导轨倾斜放置，倾角为θ＝30°，质量为m＝5×10－2 kg的物块放在气垫导轨上，用轻弹簧连接固定挡板和物块，如图(a)所示．从弹簧处于自然伸长状态时上端的位置由静止释放物块，物块在气垫导轨上运动的x-t图象如图(b)所示，物块的振幅为A(未知)．已知弹簧振子的周期T＝2π，其中m为振子的质量，k为弹簧的劲度系数，取g＝10 m/s2.
(ⅰ)求物块振动的位移表达式；
(ⅱ)若让物块振动的振幅为2cm，请写出物块振动时所受回复力与振动位移的关系式．
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．C
2．A
3．D
4．C
5．B
6．D
7．BC
8．AD
9．CD
10．ADE
11．AD
12． 弹簧的弹力与重力的合力 是 D
13． 5 左 O B 0.6
14． 0.07425或 0.928或
15．F= kx，小球的运动是简谐运动
证明：设小球处于平衡位置时弹簧伸长x0，则有
mgsinθ=kx0
小球由平衡位置被拉伸x时，受到的合力为F，则有
F=k（x+x0） mgsinθ
解得
F=kx
F与x的方向相反，所以有
F= kx
小球的运动是简谐运动。
16．（1）5 cm；（2）向左；（3）O与B之间；（4）0.6 s
17．(ⅰ)x＝0.012 5cos 20t m ；(ⅱ)F＝－20x N(－0.02 m≤x≤0.02 m)
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页