第二章第三节 简谐运动的回复力和能量 （培优）练习—2020-2021学年【新教材】人教版（2019）高中物理选择性必修第一册（Word含答案）
文档属性
| 名称 | 第二章第三节 简谐运动的回复力和能量 （培优）练习—2020-2021学年【新教材】人教版（2019）高中物理选择性必修第一册（Word含答案） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 150.5KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2021-04-16 16:58:12 | ||
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文档简介
2020-2021学年第二学期高二物理人教版（2019）选择性必修第一册第二章第三节简谐运动的回复力和能量培优练习
一、单选题
1．如图所示，物体A放在物体B上，B与弹簧相连，它们在光滑水平面上一起做简谐运动,当弹簧伸长到最长时开始记时（t=0），取向右为正方向，A所受静摩擦力f随时间t变化的图象正确的是（ ）
A． B． C． D．
2．下列各图中能够正确描述简谐运动的物体加速度与位移的关系图象是（ ）
A． B．
C． D．
3．卡车在水平道路上行驶，货物随车厢上下作简谐运动而不脱离底板，设向下为正方向，其振动图像如图所示，则货物对底板压力小于货物重力的时刻是
A．时刻t1 B．时刻t2
C．时刻t4： D．无法确定
4．某物体在O点附近做往复运动，其回复力随偏离平衡位置的位移变化规律如图所示，物体做简谐运动的是
A． B． C． D．
5．如图所示，水平方向上有一弹簧振子，O点是其平衡位置，振子在a和b之间做简谐运动，关于振子下列说法正确的是（ ）
A．在a点时加速度最大，速度最大 B．在O点时速度最大，位移最大
C．在b点时位移最大，回复力最大 D．在b点时回复力最大，速度最大
6．如图所示，水平面绝缘且光滑，弹簧左端固定，右端连一轻质绝缘挡板，空间存在着水平方向的匀强电场，一带电小球在电场力和挡板压力作用下静止．若突然将电场反向，则小球加速度的大小随位移x变化的关系图像可能是图中的 （ ）
A． B．
C． D．
7．如图所示为一弹簧振子作简谐运动的振动图象，根据图象可以判断
A．t1时刻和t2时刻振子位移大小相等，方向相同，且(t1-t2)一定等于
；
B．t2时刻和t3时刻速度大小相等、方向相反；
C．t1时刻和t3时刻弹簧的长度相等;
D．t2时刻和t4时刻加速度大小相等、方向相反．
8．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象．则 （ ）
A．任意时刻甲振子的位移都比乙振子的位移大
B．零时刻，甲、乙两振子的振动方向相同
C．前2秒内甲、乙两振子的加速度均为正值
D．第2秒末甲的速度达到其最大，乙的加速度达到其最大
9．一质点沿x轴做简谐运动，其振动图象如图所示．在1.5s～2s的时间内，质点的速度v、加速度a的大小的变化情况是（ ）
A．v变小，a变大 B．v变小，a变小
C．v变大，a变小 D．v变大，a变大
10．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
11．劲度系数为20 N/cm的弹簧振子，小球的质量0.5kg，它的振动图像如图所示，在图中A点对应的时刻（ ）
A．振子的加速度为10m/s2，方向指向x轴的负方向
B．振子的速度方向指向x轴的负方向
C．小球的振幅0.25cm
D．在0～4s内振子通过的路程为0.35 cm，位移为0
12．质点做简谐运动，其x—t关系如图，以x轴正向为速度v的正方向，该质点的v—t关系是( )
A． B． C． D．
13．把一个小球套在光滑细杆上，球与轻弹簧相连组成弹簧振子，小球沿杆在水平方向做简谐运动，它的平衡位置为O，在A、B间振动，如图所示，下列结论正确的是( )
A．小球在O位置时，动能最大，加速度最小
B．小球在A、B位置时，动能最大，加速度最大
C．小球从A经O到B的过程中，回复力一直做正功
D．小球从A经O到B的过程中，回复力一直做负功
14．如图所示，轻弹簧下端挂一个质量为M的重物，平衡后静止在原点O。现令其在O点上下做简谐运动，下列四幅图像能正确反映重物的加速度a随位移x变化关系的是（沿x轴正方向的加速度为正）（ ）
B．
C． D．
二、解答题
15．如图所示，质量为m的木块A和质量为M的木块B用细线捆在一起，木块B与竖直悬挂的轻弹簧相连，它们一起在竖直方向上做简谐运动．在振动中两物体的接触面总处在竖直平面上，设弹簧的劲度系数为k，当它们经过平衡位置时，A、B之间的静摩擦力大小为f0．当它们向下离开平衡位置的位移为x时，A、B间的静摩擦力为fx．细线对木块的摩擦不计．求：
（1）f0的大小；
（2）fx的大小；
16．有一实心立方体A，边长为L，从内部去掉一部分物质，剩余部分质量为m，一立方体B 恰能完全填充A 的空心部分，质量也为m，如图所示，即B 的外表面与A 的内表面恰好接触．整体放在一个盛有密度为ρ的液体的容器里（容器无限大），刚开始，A 漂浮在液面上，用外力使A 向下产生位移b，平衡后由静止释放，A 将要上下振动（水的摩擦阻力不计）．可以证明该振动为简谐运动，振动过程中，A 始终不离开液面，也不被液面埋没，已知重力加速度g 求：
（1）试证明此振动为简谐振动．
（2）在最高点和最低点A 对B 的作用力．
17．如图所示，质量为M=4kg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=10N/m、自然长度为L=1m的轻质弹簧相连，弹簧的另一端连接着质量为m=1kg的物块．压缩弹簧使其长度为L/2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）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；
（2）求弹簧的最大伸长量；
（3）为使斜面始终处于静止状态，地面给斜面摩擦力什么时候最大，最大值多少？
18．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）？
参考答案
1．D 2．B 3．C 4．B 5．C 6．A 7．D 8．D 9．A 10．C 11．A 12．B 13．A 14．B
15．（1）mg（2）
16．（1）物体刚开始漂浮时：F浮=2mg，A向下产生位移b时，，撤掉外力的瞬间，整体所受的合力： ， ，所以为简谐振动． （2）在最低点，方向向上 ；在最高点，方向向上
17．（1）见解析 （2）1.7m （3）物块在最高点或最低点时，地面摩擦力最大 8.8N
18．（1） （2）见解析（3） （4）
一、单选题
1．如图所示，物体A放在物体B上，B与弹簧相连，它们在光滑水平面上一起做简谐运动,当弹簧伸长到最长时开始记时（t=0），取向右为正方向，A所受静摩擦力f随时间t变化的图象正确的是（ ）
A． B． C． D．
2．下列各图中能够正确描述简谐运动的物体加速度与位移的关系图象是（ ）
A． B．
C． D．
3．卡车在水平道路上行驶，货物随车厢上下作简谐运动而不脱离底板，设向下为正方向，其振动图像如图所示，则货物对底板压力小于货物重力的时刻是
A．时刻t1 B．时刻t2
C．时刻t4： D．无法确定
4．某物体在O点附近做往复运动，其回复力随偏离平衡位置的位移变化规律如图所示，物体做简谐运动的是
A． B． C． D．
5．如图所示，水平方向上有一弹簧振子，O点是其平衡位置，振子在a和b之间做简谐运动，关于振子下列说法正确的是（ ）
A．在a点时加速度最大，速度最大 B．在O点时速度最大，位移最大
C．在b点时位移最大，回复力最大 D．在b点时回复力最大，速度最大
6．如图所示，水平面绝缘且光滑，弹簧左端固定，右端连一轻质绝缘挡板，空间存在着水平方向的匀强电场，一带电小球在电场力和挡板压力作用下静止．若突然将电场反向，则小球加速度的大小随位移x变化的关系图像可能是图中的 （ ）
A． B．
C． D．
7．如图所示为一弹簧振子作简谐运动的振动图象，根据图象可以判断
A．t1时刻和t2时刻振子位移大小相等，方向相同，且(t1-t2)一定等于
；
B．t2时刻和t3时刻速度大小相等、方向相反；
C．t1时刻和t3时刻弹簧的长度相等;
D．t2时刻和t4时刻加速度大小相等、方向相反．
8．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象．则 （ ）
A．任意时刻甲振子的位移都比乙振子的位移大
B．零时刻，甲、乙两振子的振动方向相同
C．前2秒内甲、乙两振子的加速度均为正值
D．第2秒末甲的速度达到其最大，乙的加速度达到其最大
9．一质点沿x轴做简谐运动，其振动图象如图所示．在1.5s～2s的时间内，质点的速度v、加速度a的大小的变化情况是（ ）
A．v变小，a变大 B．v变小，a变小
C．v变大，a变小 D．v变大，a变大
10．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
11．劲度系数为20 N/cm的弹簧振子，小球的质量0.5kg，它的振动图像如图所示，在图中A点对应的时刻（ ）
A．振子的加速度为10m/s2，方向指向x轴的负方向
B．振子的速度方向指向x轴的负方向
C．小球的振幅0.25cm
D．在0～4s内振子通过的路程为0.35 cm，位移为0
12．质点做简谐运动，其x—t关系如图，以x轴正向为速度v的正方向，该质点的v—t关系是( )
A． B． C． D．
13．把一个小球套在光滑细杆上，球与轻弹簧相连组成弹簧振子，小球沿杆在水平方向做简谐运动，它的平衡位置为O，在A、B间振动，如图所示，下列结论正确的是( )
A．小球在O位置时，动能最大，加速度最小
B．小球在A、B位置时，动能最大，加速度最大
C．小球从A经O到B的过程中，回复力一直做正功
D．小球从A经O到B的过程中，回复力一直做负功
14．如图所示，轻弹簧下端挂一个质量为M的重物，平衡后静止在原点O。现令其在O点上下做简谐运动，下列四幅图像能正确反映重物的加速度a随位移x变化关系的是（沿x轴正方向的加速度为正）（ ）
B．
C． D．
二、解答题
15．如图所示，质量为m的木块A和质量为M的木块B用细线捆在一起，木块B与竖直悬挂的轻弹簧相连，它们一起在竖直方向上做简谐运动．在振动中两物体的接触面总处在竖直平面上，设弹簧的劲度系数为k，当它们经过平衡位置时，A、B之间的静摩擦力大小为f0．当它们向下离开平衡位置的位移为x时，A、B间的静摩擦力为fx．细线对木块的摩擦不计．求：
（1）f0的大小；
（2）fx的大小；
16．有一实心立方体A，边长为L，从内部去掉一部分物质，剩余部分质量为m，一立方体B 恰能完全填充A 的空心部分，质量也为m，如图所示，即B 的外表面与A 的内表面恰好接触．整体放在一个盛有密度为ρ的液体的容器里（容器无限大），刚开始，A 漂浮在液面上，用外力使A 向下产生位移b，平衡后由静止释放，A 将要上下振动（水的摩擦阻力不计）．可以证明该振动为简谐运动，振动过程中，A 始终不离开液面，也不被液面埋没，已知重力加速度g 求：
（1）试证明此振动为简谐振动．
（2）在最高点和最低点A 对B 的作用力．
17．如图所示，质量为M=4kg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=10N/m、自然长度为L=1m的轻质弹簧相连，弹簧的另一端连接着质量为m=1kg的物块．压缩弹簧使其长度为L/2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）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；
（2）求弹簧的最大伸长量；
（3）为使斜面始终处于静止状态，地面给斜面摩擦力什么时候最大，最大值多少？
18．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）？
参考答案
1．D 2．B 3．C 4．B 5．C 6．A 7．D 8．D 9．A 10．C 11．A 12．B 13．A 14．B
15．（1）mg（2）
16．（1）物体刚开始漂浮时：F浮=2mg，A向下产生位移b时，，撤掉外力的瞬间，整体所受的合力： ， ，所以为简谐振动． （2）在最低点，方向向上 ；在最高点，方向向上
17．（1）见解析 （2）1.7m （3）物块在最高点或最低点时，地面摩擦力最大 8.8N
18．（1） （2）见解析（3） （4）