2019-2020年高中物理第十一章機(jī)械振動(dòng)第3節(jié)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力和能量課下作業(yè)新人教版.doc

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2019-2020年高中物理第十一章機(jī)械振動(dòng)第3節(jié)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力和能量課下作業(yè)新人教版 1.在水平方向上做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的彈簧振子如圖1所示，受力情況是 (　　) A．重力、支持力和彈簧的彈力 圖1 B．重力、支持力、彈簧彈力和回復(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：回復(fù)力是按作用效果命名的力，它由彈力或其他力或幾個(gè)力的合力或分力等來充當(dāng)。本題中水平彈簧振子受重力、桿的支持力和彈簧的彈力(振子做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，桿光滑不受摩擦力)，彈簧的彈力提供回復(fù)力。 答案：A 2．在水平方向上做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)其振動(dòng)圖象如圖2所示，假設(shè)向右為正方向，則物體加速度向右且速度也向右的時(shí)間是(　　) 圖2 A．0～1 s內(nèi)　　　　　　　　 B．1～2 s內(nèi) C． 2～3 s內(nèi) D．3～4 s內(nèi) 解析：由題圖可知：3～4 s內(nèi)質(zhì)點(diǎn)正在從負(fù)向最大位移向平衡位置振動(dòng)，結(jié)合振動(dòng)示意圖，知該過程為從B→O，速度向右，由于簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)回復(fù)力總指向平衡位置，故該過程加速度方向也向右。 答案：D 3．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，彈性勢(shì)能相等 B．振子從最低點(diǎn)向平衡位置運(yùn)動(dòng)的過程中，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)力由彈簧彈力和振子重力的合力提供 D．振子在運(yùn)動(dòng)過程中，系統(tǒng)的機(jī)械能守恒 解析：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)。 答案：CD 4．關(guān)于質(zhì)點(diǎn)做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，下列說法中正確的是(　　) A．在某一時(shí)刻，它的速度與回復(fù)力的方向相同，與位移的方向相反 B．在某一時(shí)刻，它的速度、位移和加速度的方向都相同 C．在某一段地間內(nèi)，它的回復(fù)力的大小增大，動(dòng)能也增大 D．在某一段時(shí)間內(nèi)，它的勢(shì)能減小，加速度的大小也減小 解析：如圖所示，設(shè)O為質(zhì)點(diǎn)做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的平衡位置，它由C經(jīng)過O到B，又由B經(jīng)過O到C的一個(gè)周期內(nèi)，由于質(zhì)點(diǎn)受到的回復(fù)力和位移的方向總是相反的，且質(zhì)點(diǎn)由B到O和由C到O的過程中，速度的方向與回復(fù)力的方向相同，A正確。質(zhì)點(diǎn)的位移方向與加速度方向總相反，B不正確。質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)過程中，當(dāng)回復(fù)力增大時(shí)，其勢(shì)能增加，根據(jù)機(jī)械能守恒定律，其動(dòng)能必然減小，C不正確。當(dāng)質(zhì)點(diǎn)的勢(shì)能減小時(shí)，如從C到O或從B到O階段，回復(fù)力減小，質(zhì)點(diǎn)的加速度大小也減小，D正確。 答案：AD 5．一平臺(tái)沿豎直方向做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，一物體置于振動(dòng)平臺(tái)上隨平臺(tái)一起運(yùn)動(dòng)，當(dāng)振動(dòng)平臺(tái)處于什么位置時(shí)，物體對(duì)平臺(tái)的壓力最大(　　) A．當(dāng)振動(dòng)平臺(tái)運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí) B．當(dāng)振動(dòng)平臺(tái)向下運(yùn)動(dòng)過振動(dòng)中心時(shí) C．當(dāng)振動(dòng)平臺(tái)運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí) D．當(dāng)振動(dòng)平臺(tái)向上運(yùn)動(dòng)過振動(dòng)中心時(shí) 解析：物體隨平臺(tái)在豎直方向振動(dòng)過程中，僅受兩個(gè)力作用：重力和臺(tái)面支持力。由這兩個(gè)力的合力作為振動(dòng)的回復(fù)力，并產(chǎn)生始終指向平衡位置的加速度。 物體在最高點(diǎn)a和最低點(diǎn)b時(shí)，所受回復(fù)力和加速度的大小相等，方向均指向O點(diǎn)，如圖所示。 根據(jù)牛頓第二定律得 最高點(diǎn)mg－FNa＝ma；最低點(diǎn)FNb－mg＝ma； 平衡位置FNO－mg＝0；所以FNb>FNO>FNa。 即當(dāng)振動(dòng)平臺(tái)運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)，平臺(tái)對(duì)物體的支持力最大，根據(jù)牛頓第三定律，此時(shí)物體對(duì)平臺(tái)的壓力最大。 答案：C 6．甲、乙兩水平彈簧振子的彈簧勁度系數(shù)相同，振動(dòng)圖象如圖3所示，則可知 圖3 兩彈簧振子所受回復(fù)力最大值之比為F甲∶F乙＝________，振子的振動(dòng)頻率之比f(wàn)甲∶f乙＝________。 解析：由圖可知，T甲＝2.0 s，T乙＝1.0 s，故f甲∶f乙＝∶＝1∶2，又F甲＝k甲A甲，F(xiàn)乙＝k乙A乙，又k甲＝k乙，故F甲∶F乙＝A甲∶A乙＝10∶5＝2∶1。 答案：2∶1　1∶2 7．做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的物體經(jīng)過A點(diǎn)時(shí)，加速度的大小是2 m/s2，方向指向B點(diǎn)；當(dāng)它經(jīng)過B點(diǎn)時(shí)，加速度的大小是3 m/s2，方向指向A點(diǎn)。若AB之間的距離是10 cm，它的平衡位置離A點(diǎn)________ cm。 解析：由題意可知，A、B分別在平衡位置的兩側(cè)，設(shè)A點(diǎn)離平衡位置x1cm，B點(diǎn)離平衡位置x2cm， 在A點(diǎn)：kx1＝ma1 在B點(diǎn)：kx2＝ma2 兩式相除得： x1/x2＝a1/a2＝2/3 又x1＋x2＝10 cm 得x1＝4 cm，x2＝6 cm。 答案：4 8.如圖4所示，質(zhì)量為m的物體A放在質(zhì)量為M的物體B上，B與彈簧相連，它們一起在光滑水平面上做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，振動(dòng)過程中A、B之間無相對(duì)運(yùn)動(dòng)。設(shè)彈簧的勁度系數(shù)為k，當(dāng)物體離開平衡位置的位移為x時(shí)，A、B間摩擦力的大小等于________。 圖4 解析：A隨B一起做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，所需回復(fù)力由B對(duì)A的靜摩擦力提供。對(duì)A、B整體a＝，對(duì)A 物體Ff＝ma＝。 答案： 9.如圖5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： 圖5 (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