2.3 简谐运动的回复力和能量 培优提升练习（word版含答案）
文档属性
| 名称 | 2.3 简谐运动的回复力和能量 培优提升练习（word版含答案） |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 473.5KB | ||
| 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 07:54:13 | ||
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文档简介
2.3 简谐运动的回复力和能量
一、单选题
1．（2022·河南·洛宁县第一高级中学高二阶段练习）如图甲所示，悬挂在竖直方向上的弹簧振子，在C、D两点之间做简谐运动，O点为平衡位置。振子到达D点时开始计时，以竖直向上为正方向，一个周期内的振动图像如图乙所示，下列说法正确的是（ ）
A．振子在O点受到的弹簧弹力等于零
B．振子在C点和D点的回复力相同
C．时，振子的速度方向为竖直向上
D．到的时间内，振子通过的路程为3cm
2．（2022·浙江嘉兴·高二期末）如图所示，一轻弹簧与质量为m的物体组成弹簧振子，物体在同一条竖直线上的A、B两点间做简谐运动，O为平衡位置，C为AO的中点，振子的周期为T。t=0时刻物体恰经过C点并向上运动，则（ ）
A．物体运动到O点时，弹簧弹力为零
B．时刻，物体运动到C点，且向下运动。
C．时刻，物体运动到O、B之间，且向下运动
D．时间内，物体所受回复力的冲量为零
3．（2022·山东济宁·高二期末）如图甲所示，劲度系数为k的轻弹簧下端挂一质量为m的小球（可视为质点），小球在竖直方向上做简谐运动，弹簧对小球的拉力F随时间变化的图像如图乙所示。已知弹簧弹性势能的表达式为，为弹簧的形变量，重力加速度为g。下列说法正确的是（ ）
A．小球的振幅为
B．小球的最大加速度为
C．小球的最大动能为
D．在振动过程中，弹簧的弹性势能和小球的动能总和不变
4．（2021·山西运城·高二期中）弹簧振子以O点为平衡位置，在水平方向上的A、B两点间做简谐运动，以下说法正确的是（ ）
A．振子在A、B两点时的速度和位移均为零
B．振子在通过O点时速度的方向将发生改变
C．振子所受的弹力方向总跟速度方向相同
D．振子离开O点的运动总是减速运动，靠近O点的运动总是加速运动
5．（2022·湖南·长郡中学高二期末）如图是某质点做简谐运动时的振动图像，根据图像可以判断（ ）
A．在第1.5秒时，质点向x轴正方向运动
B．在第2秒末到第3秒末，质点做加速运动
C．在第1秒末，质点的加速度为零
D．从第1秒末到第3秒末，质点所受合外力做功为零
6．（2021·全国·高三专题练习）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
7．（2022·全国·高一课时练习）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O为平衡位置，在A、B两点之间做往复运动，取向右为正方向，小球的位移x随时间t的变化如图乙所示，则（ ）
A．t=0.5s时，小球在O点左侧10cm处
B．t=0.25s和t=0.75s时，小球的速度相同
C．t=0.25s和t=0.75s时，小球的加速度相同
D．t=0.5s到t=1.5s过程中，系统的势能在逐渐增加
二、多选题
8．（2021·贵州省实验中学高三阶段练习）劲度系数为10N/cm的弹簧振子，它的振动图像如图所示，则（ ）
A．在图中A点对应的时刻，振子所受的弹力大小为2.5N，方向指向x轴的正方向
B．在图中A点对应的时刻，振子的速度方向指向x轴的正方向
C．在0~4s内振子做了2次全振动
D．在0~4s内振子通过的路程为3.5cm，位移为0
E．在t=1.5s和t=2.5s两时刻质点位移大小相等
9．（2021·全国·高三专题练习）如图甲所示，弹簧振子以点O为平衡位置，在M、N两点之间做简谐运动。振子的位移随时间的变化图象如图乙所示。下列判断正确的是（ ）
A．时，振子的速度方向向右
B．振子做简谐运动的表达式为
C．和时，振子的加速度大小相同，方向相反
D．从到的时间内，振子的速度先增大后减小
10．（2022·内蒙古赤峰·高三期末）如图所示，一个质量为m的小钢球与一原长为的轻弹簧相连，在弹簧下端距离地面的高处由静止释放小钢球，观察发现小钢球恰好能回到原来位置。并且整个过程中小钢球离地面的最小距离为h，弹簧一直处于弹性限度内，下列说法正确的是（ ）
A．从开始下落至最低点的过程中，小钢球机械能先不变后减小
B．弹簧的最大弹性势能为
C．小球的最大动能为
D．整个过程中小球的最大加速度一定大于重力加速度
11．（2022·山东·济南一中高二阶段练习）如图甲所示，弹簧振子以点O为平衡位置，在A、B两点之间做简谐运动。取向右为正方向，振子的位移x随时间t的变化如图乙所示，下列说法正确的是（ ）
A．时，振子的速度方向向左
B．时，振子在O点右侧处
C．和时，振子的加速度完全相同
D．到的时间内，振子的速度逐渐增大
三、填空题
12．（2019·上海·高一课时练习）如图给出两个弹簧振子A、B做简谐运动的图像，则在8s—10s内，A的速度方向沿y轴________，大小在逐渐________；而B在这段时间内，其加速度方向沿y轴________，大小在逐渐________．在时，A、B振子都通过平衡位置，并且它们的速度大小相等、方向相反，从此时起，再经过________的时间，它们再同时通过平衡位置且速度相同．
13．（2018·天津·静海一中高二阶段练习）如图所示，竖直放置的轻弹簧将物块1与2连接，物块1、2的质量分别为m和M．令物块1上下作简谐运动，振动过程中物块2对桌面的最小压力为零，那么物块1的最大加速度为_____，物块2对桌面的最大压力为_____．
14．（2021·全国·高二课时练习）A，B两个弹簧振子同时从平衡位置以相同的速度开始运动，它们的振动图像如图所示。已知单摆A的周期为T，则单摆B的周期为______，它们第一次同时经过平衡位置且速度相同所需的时间是______。
四、解答题
15．（2021·全国·高三专题练习）如图所示，质量为M=0.5kg的框架B放在水平地面上．劲度系数为k=100N/m的轻弹簧竖直放在框架B中，轻弹簧的上端和质量为m=0.2kg的物体C连在一起．轻弹簧的下端连在框架B的底部．物体C在轻弹簧的上方静止不动．现将物体C竖直向下缓慢压下一段距离x=0.03m后释放，物体C就在框架B中上下做简谐运动．在运动过程中，框架B始终不离开地面，物体C始终不碰撞框架B的顶部．已知重力加速度大小为g=10m/s2．当物体C运动到最低点时，试求：
（1）物体C的加速度大小
（2）此时框架B对地面的压力大小．
16．（2020·湖北·华中师大一附中高二期中）如图所示，质量为M=40kg、倾角为α=37°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=2000N/m、自然长度为L=0.4m的轻质弹簧相连，弹簧的另一端连接着质量为m=10kg的物块。压缩弹簧使其长度为0.3m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g=10m/s2。
（1）求弹簧的最大伸长量；
（2）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）？
17．（2020·全国·高三课时练习）测得一根弹簧位移和力的关系如表所示，求该弹簧的劲度系数。在位移为0.003m时，弹簧储存的势能是多少？假设这是弹簧振子的弹簧，若其最大振幅是0.005m，这个弹簧振子的小球质量为0.1kg。求在平衡位置时小球的速度（提示：弹簧的弹性势能）如图表。
位移/m 0.001 0.002 0.003 0.004 0.005
力/N 5.010 10.030 15.020 20.030 25.090
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．C
2．C
3．C
4．D
5．D
6．C
7．C
8．BCE
9．BCD
10．ABD
11．ABD
12． 负向 增大 正向 减小 20s
13．
14．
15．（1）a=15m/s2；（2）10N
16．（1）0.16m；（2）
17．5020N/m；0.0224J；1.120m/s
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页
一、单选题
1．（2022·河南·洛宁县第一高级中学高二阶段练习）如图甲所示，悬挂在竖直方向上的弹簧振子，在C、D两点之间做简谐运动，O点为平衡位置。振子到达D点时开始计时，以竖直向上为正方向，一个周期内的振动图像如图乙所示，下列说法正确的是（ ）
A．振子在O点受到的弹簧弹力等于零
B．振子在C点和D点的回复力相同
C．时，振子的速度方向为竖直向上
D．到的时间内，振子通过的路程为3cm
2．（2022·浙江嘉兴·高二期末）如图所示，一轻弹簧与质量为m的物体组成弹簧振子，物体在同一条竖直线上的A、B两点间做简谐运动，O为平衡位置，C为AO的中点，振子的周期为T。t=0时刻物体恰经过C点并向上运动，则（ ）
A．物体运动到O点时，弹簧弹力为零
B．时刻，物体运动到C点，且向下运动。
C．时刻，物体运动到O、B之间，且向下运动
D．时间内，物体所受回复力的冲量为零
3．（2022·山东济宁·高二期末）如图甲所示，劲度系数为k的轻弹簧下端挂一质量为m的小球（可视为质点），小球在竖直方向上做简谐运动，弹簧对小球的拉力F随时间变化的图像如图乙所示。已知弹簧弹性势能的表达式为，为弹簧的形变量，重力加速度为g。下列说法正确的是（ ）
A．小球的振幅为
B．小球的最大加速度为
C．小球的最大动能为
D．在振动过程中，弹簧的弹性势能和小球的动能总和不变
4．（2021·山西运城·高二期中）弹簧振子以O点为平衡位置，在水平方向上的A、B两点间做简谐运动，以下说法正确的是（ ）
A．振子在A、B两点时的速度和位移均为零
B．振子在通过O点时速度的方向将发生改变
C．振子所受的弹力方向总跟速度方向相同
D．振子离开O点的运动总是减速运动，靠近O点的运动总是加速运动
5．（2022·湖南·长郡中学高二期末）如图是某质点做简谐运动时的振动图像，根据图像可以判断（ ）
A．在第1.5秒时，质点向x轴正方向运动
B．在第2秒末到第3秒末，质点做加速运动
C．在第1秒末，质点的加速度为零
D．从第1秒末到第3秒末，质点所受合外力做功为零
6．（2021·全国·高三专题练习）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
7．（2022·全国·高一课时练习）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O为平衡位置，在A、B两点之间做往复运动，取向右为正方向，小球的位移x随时间t的变化如图乙所示，则（ ）
A．t=0.5s时，小球在O点左侧10cm处
B．t=0.25s和t=0.75s时，小球的速度相同
C．t=0.25s和t=0.75s时，小球的加速度相同
D．t=0.5s到t=1.5s过程中，系统的势能在逐渐增加
二、多选题
8．（2021·贵州省实验中学高三阶段练习）劲度系数为10N/cm的弹簧振子，它的振动图像如图所示，则（ ）
A．在图中A点对应的时刻，振子所受的弹力大小为2.5N，方向指向x轴的正方向
B．在图中A点对应的时刻，振子的速度方向指向x轴的正方向
C．在0~4s内振子做了2次全振动
D．在0~4s内振子通过的路程为3.5cm，位移为0
E．在t=1.5s和t=2.5s两时刻质点位移大小相等
9．（2021·全国·高三专题练习）如图甲所示，弹簧振子以点O为平衡位置，在M、N两点之间做简谐运动。振子的位移随时间的变化图象如图乙所示。下列判断正确的是（ ）
A．时，振子的速度方向向右
B．振子做简谐运动的表达式为
C．和时，振子的加速度大小相同，方向相反
D．从到的时间内，振子的速度先增大后减小
10．（2022·内蒙古赤峰·高三期末）如图所示，一个质量为m的小钢球与一原长为的轻弹簧相连，在弹簧下端距离地面的高处由静止释放小钢球，观察发现小钢球恰好能回到原来位置。并且整个过程中小钢球离地面的最小距离为h，弹簧一直处于弹性限度内，下列说法正确的是（ ）
A．从开始下落至最低点的过程中，小钢球机械能先不变后减小
B．弹簧的最大弹性势能为
C．小球的最大动能为
D．整个过程中小球的最大加速度一定大于重力加速度
11．（2022·山东·济南一中高二阶段练习）如图甲所示，弹簧振子以点O为平衡位置，在A、B两点之间做简谐运动。取向右为正方向，振子的位移x随时间t的变化如图乙所示，下列说法正确的是（ ）
A．时，振子的速度方向向左
B．时，振子在O点右侧处
C．和时，振子的加速度完全相同
D．到的时间内，振子的速度逐渐增大
三、填空题
12．（2019·上海·高一课时练习）如图给出两个弹簧振子A、B做简谐运动的图像，则在8s—10s内，A的速度方向沿y轴________，大小在逐渐________；而B在这段时间内，其加速度方向沿y轴________，大小在逐渐________．在时，A、B振子都通过平衡位置，并且它们的速度大小相等、方向相反，从此时起，再经过________的时间，它们再同时通过平衡位置且速度相同．
13．（2018·天津·静海一中高二阶段练习）如图所示，竖直放置的轻弹簧将物块1与2连接，物块1、2的质量分别为m和M．令物块1上下作简谐运动，振动过程中物块2对桌面的最小压力为零，那么物块1的最大加速度为_____，物块2对桌面的最大压力为_____．
14．（2021·全国·高二课时练习）A，B两个弹簧振子同时从平衡位置以相同的速度开始运动，它们的振动图像如图所示。已知单摆A的周期为T，则单摆B的周期为______，它们第一次同时经过平衡位置且速度相同所需的时间是______。
四、解答题
15．（2021·全国·高三专题练习）如图所示，质量为M=0.5kg的框架B放在水平地面上．劲度系数为k=100N/m的轻弹簧竖直放在框架B中，轻弹簧的上端和质量为m=0.2kg的物体C连在一起．轻弹簧的下端连在框架B的底部．物体C在轻弹簧的上方静止不动．现将物体C竖直向下缓慢压下一段距离x=0.03m后释放，物体C就在框架B中上下做简谐运动．在运动过程中，框架B始终不离开地面，物体C始终不碰撞框架B的顶部．已知重力加速度大小为g=10m/s2．当物体C运动到最低点时，试求：
（1）物体C的加速度大小
（2）此时框架B对地面的压力大小．
16．（2020·湖北·华中师大一附中高二期中）如图所示，质量为M=40kg、倾角为α=37°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=2000N/m、自然长度为L=0.4m的轻质弹簧相连，弹簧的另一端连接着质量为m=10kg的物块。压缩弹簧使其长度为0.3m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g=10m/s2。
（1）求弹簧的最大伸长量；
（2）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）？
17．（2020·全国·高三课时练习）测得一根弹簧位移和力的关系如表所示，求该弹簧的劲度系数。在位移为0.003m时，弹簧储存的势能是多少？假设这是弹簧振子的弹簧，若其最大振幅是0.005m，这个弹簧振子的小球质量为0.1kg。求在平衡位置时小球的速度（提示：弹簧的弹性势能）如图表。
位移/m 0.001 0.002 0.003 0.004 0.005
力/N 5.010 10.030 15.020 20.030 25.090
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．C
2．C
3．C
4．D
5．D
6．C
7．C
8．BCE
9．BCD
10．ABD
11．ABD
12． 负向 增大 正向 减小 20s
13．
14．
15．（1）a=15m/s2；（2）10N
16．（1）0.16m；（2）
17．5020N/m；0.0224J；1.120m/s
答案第1页，共2页
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