高中物理 第十一章 3 简谐运动的回复力和能量课后集训[新人教版]选修3-41

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1、简谐运动的回复力和能量基础过关1.弹簧振子在光滑水平面上做简谐运动，在振子向平衡位置运动的过程中()A.振子所受的弹力逐渐增大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解析：振子的位移指由平衡位置指向振动物体所在位置的有向线段，因而向平衡位置运动时位移逐渐减小；而弹力与位移成正比，故回复力也减小；由牛顿第二定律a=F/m可知，加速度也减小，物体向着平衡位置运动时，回复力与速度方向一致，故物体的速度逐渐增大。正确答案选D。答案：D2.如图11-3-4所示为质点P在0—4s内的运动图象，下列叙述正确的是()图11-3-4A.再过1s，该质点的位移是正向最大B.

2、再过1s，该质点的速度方向向上C.再过1s，该质点的加速度方向向上D.再过1s，该质点的加速度最大解析：依题意，再经过1s，振动图象将延伸到正向位移最大处。这时质点的位移为正向最大，弹力的方向与位移方向相反，大小与位移成正比，所以弹力为负向最大，故加速度也为负向最大，此时振动物体的速度为零，无方向。答案：AD3.在水平方向上振动的弹簧振子如图11-3-5所示，受力情况是()图11-3-5A.重力、支持力和弹簧的弹力B.重力、支持力、弹簧弹力和回复力C.重力、支持力和回复力D.重力、支持力、摩擦力和回复力解析：因为水平杆光滑，所以没有摩擦力，回复力是按效果命名的力，是由弹簧弹力提供，故

3、A正确。答案：A4.弹簧振子多次通过同一位置时，下述物理量变化的有()A.位移B.速度C.加速度D.动量E.动能F.弹力解析：过同一位置时，位移、回复力和加速度不变，由机械能守恒定律知动能不变，速率不变，弹力不变。由运动情况分析，相邻两次过同一点，速度方向改变，从而动量改变。答案：BD45.关于振幅，以下说法中正确的是()A.物体振动的振幅越大，振动越强烈B.一个确定的振动系统，振幅越大，振动系统的能量越大C.振幅越大，物体振动的位移越大D.振幅越大，物体振动的加速度越大解析：振动物体的振动剧烈程度表现为振幅的大小，对确定的一个振动装置振幅越大，振动越剧烈，振动能量也就越大。在物体振

4、动过程中振幅是最大位移的大小，而偏离平衡位置的位移是不断变化的，因此C项错。物体的加速也是不断变化的，故D项错。答案：AB6.公路上匀速行驶的货车受一扰动，车上货物随车厢底板上下振动但不脱离底板，一段时间内货物在竖直方向的振动可视为简谐运动，周期为T。取竖直向上为正方向，以某时刻作为计时起点，即t=0，其振动图象如图11-3-6所示，则()图11-3-6A.t=T时，货物对车厢底板压力最大B.t=T时，货物对车厢底板的压力最小C.t=T时，货物对车厢底板的压力最大D.t=T时，货物对车厢底板的压力最小解析：因为简谐运动的物体所受回复力F=-kx，当正向(向上)位移最大时，向下的合力最

5、大，F合=mg-Fn，故Fn最小，即对车厢底板压力最小。反之，当负向(向下)位移最大时，向上合力最大，F′合=F′n-mg，故F′n最大，即对车厢底板压力最大。答案：C7.如图11-3-7所示，一个弹簧振子在A、B间做简谐运动，O为平衡位置，以某时刻作为计时零点(t=0)，经过T/4，振子具有正方向的最大加速度，那么，下图中四个振动图线中正确反映了振子的振动情况的图线是()图11-3-74解析：当振子在t=T/4时有正方向的最大加速度，由于振子的回复力F=-kx和F=ma，可得a=-kx/m，说明了振子具有最大的负方向位移，而t=0时刻振子在平衡位置，将振子这两个时刻所对应的位置与图

6、中的各个图象相对照，只有D图正确。答案：D综合应用8.用手协调地拍皮球，使球上下往复跳动的时间相等，皮球的往复运动是不是简谐运动？解析：简谐运动的特点是回复力满足F=-kx，即只有在这种回复力作用下的物体的运动才称为简谐运动。此例中皮球在上下往复运动过程中，所受的力只有重力，因此是匀变速直线运动，而非简谐运动。9.一个轻质弹簧悬挂在横梁上，在竖直方向上呈自然状态(原长)，现将一个质量为0.2kg的小球轻轻地挂在弹簧下端，在弹力和重力的共同作用下，小球做振幅为0.1m的简谐运动，设振动的平衡位置处为重力势能的零势面，则在整个振动过程中，弹簧的弹性势能的最大值为_____________

7、_____J，系统的总机械能为___________J。图11-3-8解析：将物体轻挂在呈自然状态的弹簧下端时，物体做简谐运动，悬挂处为振动最高点，平衡位置在其下方0.1m处，最低点在平衡位置下0.1m处，这时弹簧拉伸最长，弹性势能最大。系统机械能守恒，总机械能不变，在最高点处，动能、弹性势能均为零。所以E=mgA=0.2×10×0.1J=0.2J在最低点处E=E弹+(-mgA)所以E弹=E+mgA=0.2J+0.2J×10×0.1J=0.4J答案：0.4