（浙江專版）2022年高中物理 第十一章 機(jī)械振動(dòng) 課時(shí)跟蹤檢測(cè)（三）簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力和能量（含解析）新人教版選修3-4

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1、（浙江專版）2022年高中物理 第十一章 機(jī)械振動(dòng) 課時(shí)跟蹤檢測(cè)（三）簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力和能量（含解析）新人教版選修3-4 一、單項(xiàng)選擇題 1．對(duì)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力公式F＝－kx的理解，正確的是(　　) A．k只表示彈簧的勁度系數(shù) B．式中的負(fù)號(hào)表示回復(fù)力總是負(fù)值 C．位移x是相對(duì)平衡位置的位移 D．回復(fù)力只隨位移變化，不隨時(shí)間變化 解析：選C　k是回復(fù)力跟位移的比例常數(shù)，由簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的系統(tǒng)決定，A錯(cuò)誤；位移x是相對(duì)平衡位置的位移，C正確；F＝－kx中的負(fù)號(hào)表示回復(fù)力總是與振動(dòng)物體的位移方向相反，B錯(cuò)誤；回復(fù)力隨時(shí)間推移做周期性變化，D錯(cuò)誤。 2．彈簧振子在光滑水平面上做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)

2、，在振子向平衡位置運(yùn)動(dòng)的過程中(　　) A．振子所受的回復(fù)力逐漸增大 B．振子的位移逐漸增大 C．振子的速度逐漸減小 D．振子的加速度逐漸減小 解析：選D　回復(fù)力與位移成正比，在振子向著平衡位置運(yùn)動(dòng)的過程中回復(fù)力減小，故A錯(cuò)誤；振子的位移是指由平衡位置指向振動(dòng)振子所在位置的有向線段，因而向平衡位置運(yùn)動(dòng)時(shí)位移逐漸減小，故B錯(cuò)誤；振子向著平衡位置運(yùn)動(dòng)時(shí)，回復(fù)力與速度方向一致，故振子的速度逐漸增大，故C錯(cuò)誤；由牛頓第二定律a＝可知，振子加速度逐漸減小，故D正確。 3．沿水平方向振動(dòng)的彈簧振子如圖所示，振子的受力情況是(　　) A．重力、支持力和彈簧的彈力 B．重力、支持力、彈簧彈

3、力和回復(fù)力 C．重力、支持力和回復(fù)力 D．重力、支持力、摩擦力和回復(fù)力 解析：選A　回復(fù)力是按力的作用效果命名的，不是性質(zhì)力，在對(duì)振子進(jìn)行受力分析時(shí)是對(duì)性質(zhì)力進(jìn)行分析，因此不能添加上回復(fù)力，故選項(xiàng)B、C、D錯(cuò)誤，A正確。 4．彈簧振子的質(zhì)量是2 kg，當(dāng)它運(yùn)動(dòng)到平衡位置左側(cè)2 cm 時(shí)，受到的回復(fù)力是4 N，當(dāng)它運(yùn)動(dòng)到平衡位置右側(cè)4 cm時(shí)，它的加速度是(　　) A．2 m/s2，向右 B．2 m/s2，向左 C．4 m/s2，向右 D．4 m/s2，向左 解析：選D　由F＝－kx知，在平衡位置左側(cè)2 cm處，回復(fù)力為4 N，則在平衡位置右側(cè)4 cm處，回復(fù)力F＝－8 N

4、，負(fù)號(hào)表示方向向左，a＝＝－4 m/s2，負(fù)號(hào)表示方向向左，D項(xiàng)正確。 5．如圖所示，圖甲為以O(shè)點(diǎn)為平衡位置，在A、B兩點(diǎn)間做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的彈簧振子，圖乙為該彈簧振子的振動(dòng)圖象，由圖可知下列說法中正確的是(　　) A．在t＝0.2 s時(shí)，彈簧振子可能運(yùn)動(dòng)到B位置 B．在t＝0.1 s與t＝0.3 s兩個(gè)時(shí)刻，彈簧振子的速度相同 C．從t＝0到t＝0.2 s的時(shí)間內(nèi)，彈簧振子的動(dòng)能持續(xù)增加 D．在t＝0.2 s與t＝0.6 s兩個(gè)時(shí)刻，彈簧振子的加速度相同 解析：選A　t＝0.2 s時(shí)，振子的位移為正的最大，但由于沒有規(guī)定正方向，所以此時(shí)振子的位置可能在A點(diǎn)也可能在B點(diǎn)，A正確；t＝

5、0.1 s時(shí)速度為正，t＝0.3 s時(shí)速度為負(fù)，兩者方向相反，B錯(cuò)誤；從t＝0到t＝0.2 s的時(shí)間內(nèi)，彈簧振子遠(yuǎn)離平衡位置，速度減小，動(dòng)能減小，C錯(cuò)誤；t＝0.2 s與t＝0.6 s兩個(gè)時(shí)刻，位移大小相等，方向相反，故加速度大小相等，方向相反，D錯(cuò)誤。 6．振動(dòng)的物體都具有周期性，若簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的彈簧振子的周期為T，那么它的動(dòng)能、勢(shì)能變化的周期為(　　) A．2T B．T C. D. 解析：選C　簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)中動(dòng)能、勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化，總機(jī)械能不變，動(dòng)能和勢(shì)能為標(biāo)量，由簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)關(guān)于平衡位置的對(duì)稱性可知C正確。 二、多項(xiàng)選擇題 7．關(guān)于簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，以下說法中正確的

6、是(　　) A．回復(fù)力總指向平衡位置 B．加速度、速度方向永遠(yuǎn)一致 C．在平衡位置加速度、速度均達(dá)到最大值 D．在平衡位置速度達(dá)到最大值，而加速度為零 解析：選AD　回復(fù)力是使物體回到平衡位置的力，選項(xiàng)A正確；加速度方向始終指向平衡位置，速度方向可能指向平衡位置，也可能背離平衡位置，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；平衡位置位移為零，據(jù)a＝－ 知此處加速度為零，勢(shì)能最小，動(dòng)能最大，速度最大，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確。 8．某質(zhì)點(diǎn)做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的圖象如圖所示，以下說法正確的是(　　) A．t1、t2時(shí)刻的速度相同 B．從t1到t2這段時(shí)間內(nèi)，速度與加速度同向 C．從t2到t3這段時(shí)間內(nèi)，速度變大，加速度變

7、小 D．t1和t3時(shí)刻的加速度相同 解析：選CD　t1時(shí)刻振子速度最大，t2時(shí)刻振子的速度為零，故A錯(cuò)誤；從t1到t2這段時(shí)間內(nèi)，質(zhì)點(diǎn)遠(yuǎn)離平衡位置，故速度背離平衡位置，而加速度指向平衡位置，所以二者方向相反，故B錯(cuò)誤；從t2到t3這段時(shí)間內(nèi)，質(zhì)點(diǎn)向平衡位置運(yùn)動(dòng)，速度在增大，而加速度在減小，故C正確；t1和t3時(shí)刻振子在平衡位置，故加速度均為零，選項(xiàng)D正確。 9．(2016·浙江瑞安測(cè)試)一水平彈簧振子做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的振動(dòng)圖象如圖所示，已知彈簧的勁度系數(shù)為20 N/cm, 則(　　) A．圖中A點(diǎn)對(duì)應(yīng)的時(shí)刻振子所受的回復(fù)力大小為5 N，方向指向x軸的負(fù)方向 B．圖中A點(diǎn)對(duì)應(yīng)的時(shí)刻振子的速度

8、方向指向x軸的正方向 C．在0～4 s內(nèi)振子做了1.75次全振動(dòng) D．在0～4 s內(nèi)振子通過的路程為3.5 cm 解析：選AB　由簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)和彈簧彈力與伸長(zhǎng)量的關(guān)系可知，題圖中A點(diǎn)對(duì)應(yīng)的時(shí)刻振子所受的回復(fù)力大小為F＝|kx|＝20×0.25 N＝5 N，方向指向x軸的負(fù)方向，振子正在遠(yuǎn)離O點(diǎn)向x軸的正方向運(yùn)動(dòng)，A、B正確；由題圖可讀出周期為2 s,4 s內(nèi)振子做兩次全振動(dòng)，通過的路程是s＝2×4A＝2×4×0.5 cm＝4 cm，C、D錯(cuò)誤。 10．當(dāng)一彈簧振子在豎直方向上做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)時(shí)，下列說法中正確的是(　　) A．振子在振動(dòng)過程中，速度相同時(shí)，彈簧的長(zhǎng)度一定相等 B．振子從

9、最低點(diǎn)向平衡位置運(yùn)動(dòng)過程中，彈簧彈力始終做負(fù)功 C．振子在運(yùn)動(dòng)過程中的回復(fù)力由彈簧的彈力和振子的重力的合力提供 D．振子在運(yùn)動(dòng)過程中，系統(tǒng)的機(jī)械能守恒 解析：選CD　振子在平衡位置兩側(cè)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，速度相同的位置可能出現(xiàn)在關(guān)于平衡位置對(duì)稱的兩點(diǎn)，這時(shí)彈簧長(zhǎng)度明顯不等，A錯(cuò)；振子由最低點(diǎn)向平衡位置運(yùn)動(dòng)的過程中，彈簧對(duì)振子施加的力指向平衡位置，做正功，B錯(cuò)；振子運(yùn)動(dòng)過程中的回復(fù)力由彈簧振子所受合力提供，且運(yùn)動(dòng)過程中機(jī)械能守恒，故C、D對(duì)。 三、非選擇題 11.如圖所示，在豎直懸掛的勁度系數(shù)為k的輕彈簧下端掛一個(gè)質(zhì)量為m的小球，用一個(gè)豎直向下的力將小球豎直拉向下方，當(dāng)小球靜止時(shí)拉力的大小為F，若撤去拉力，小球便在豎直面內(nèi)做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，求： (1)小球在最低點(diǎn)受到彈簧對(duì)它的彈力的大??； (2)小球經(jīng)過平衡位置時(shí)彈簧的伸長(zhǎng)量； (3)小球在振動(dòng)過程中通過最高點(diǎn)時(shí)的加速度的大小和方向。 解析：(1)由于撤去F前小球靜止， 故彈簧的彈力FT＝F＋mg。 (2)小球在平衡位置時(shí)彈力等于重力， 故彈簧的伸長(zhǎng)量為Δx＝。 (3)小球振動(dòng)過程中在最高點(diǎn)和最低點(diǎn)的加速度大小相等，方向相反，而在最低點(diǎn)，其合外力為F， 故在最高點(diǎn)時(shí)，加速度a＝，加速度方向豎直向下。 答案：(1)F＋mg　(2)　(3)　豎直向下