高中物理第章機(jī)械振動(dòng).簡諧運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力和能量課后提升作業(yè)新人教版選修高中物理第章機(jī)械振動(dòng).簡諧運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力和能量課后提升作業(yè)新人教版選修PAGE高中物理第章機(jī)械振動(dòng).簡諧運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力和能量課后提升作業(yè)新人教版選修11.3簡諧運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力和能量課后提升作業(yè)【基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)練】1.(多項(xiàng)選擇)對于回復(fù)力說法正確的選項(xiàng)是()A.回復(fù)力是指物體遇到的指向均衡地點(diǎn)的力B.回復(fù)力是指物體遇到的合外力C.回復(fù)力是以力的作用見效來命名的,它能夠是彈力,也能夠是重力或摩擦力,還能夠是這些力的協(xié)力D.回復(fù)力實(shí)質(zhì)上就是向心力【分析】選A、C?；貜?fù)力是物體振動(dòng)時(shí)遇到的指向均衡地點(diǎn)的力,它使物體回到均衡地點(diǎn)。它是依據(jù)力的作用見效命名的,能夠是某一個(gè)力,也能夠是某一個(gè)力的分力,也能夠是幾個(gè)力的協(xié)力。但應(yīng)注意:回復(fù)力不用然等于協(xié)力,向心力是指物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)所遇到的見效力,固然都是按見效命名的,但力的作用見效不同樣。2.(多項(xiàng)選擇)對于振動(dòng)物體的均衡地點(diǎn),以下說法正確的選項(xiàng)是()A.加快度改變方向的地點(diǎn)B.回復(fù)力為零的地點(diǎn)C.速度最大的地點(diǎn)D.加快度最大的地點(diǎn)【分析】選A、B、C。振動(dòng)物體靜止時(shí)的地點(diǎn)即為均衡地點(diǎn),此處振動(dòng)方向上的協(xié)力為零,即回復(fù)力為零,B正確;由a=知,此處加快度也為零,所以速度最大,C正確,D錯(cuò)誤;在均衡地點(diǎn)雙側(cè),位移方向相反,所以加快度方向也相反,故A正確。3.(2018·南京高二檢測)有一個(gè)在y軸方向上做簡諧運(yùn)動(dòng)的物體,其振動(dòng)曲線如圖1所示。對于圖2的判斷正確的選項(xiàng)是()A.圖甲可作為該物體的速度-時(shí)間(v-t)圖象B.圖乙可作為該物體的回復(fù)力-時(shí)間(F-t)圖象C.圖丙可作為該物體的回復(fù)力-時(shí)間(F-t)圖象D.圖丁可作為該物體的加快度-時(shí)間(a-t)圖象【分析】選C。位移為零時(shí)速度最大,A錯(cuò)誤;回復(fù)力與位移關(guān)系為F=-kx,B錯(cuò)誤,C正確;加快度a=,a-t圖象應(yīng)與F-t圖象一致,D錯(cuò)誤。4.(多項(xiàng)選擇)以以下圖是某簡諧運(yùn)動(dòng)的振動(dòng)圖象,則以下說法中正確的選項(xiàng)是()A.曲線上A、C、E點(diǎn)表示振子的勢能最大B.曲線上A、E點(diǎn)表示振子的勢能最大,C點(diǎn)表示振子的勢能最小C.曲線上B、D點(diǎn)表示振子的機(jī)械能相等D.曲線上F點(diǎn)表示振子的動(dòng)能最大【分析】選A、C、D。簡諧運(yùn)動(dòng)的機(jī)械能是守恒的,故在各個(gè)地點(diǎn)的機(jī)械能應(yīng)相等,在最大位移處勢能最大,動(dòng)能為零,而在均衡地點(diǎn)時(shí)動(dòng)能最大,勢能為零,故A、C、D正確,B錯(cuò)誤。5.做簡諧運(yùn)動(dòng)的彈簧振子,其質(zhì)量為m,最大速率為v0,若從某時(shí)辰算起,在半個(gè)周期內(nèi),合外力()A.做功必定為0B.做功必定不為0C.做功必定是mD.做功可能是0到m之間的某一個(gè)值【分析】選A。彈簧振子過半個(gè)周期必定運(yùn)動(dòng)到對于均衡地點(diǎn)對稱的地點(diǎn)處,兩處速度大小相等,由動(dòng)能定理知合外力做功為0,A正確。6.以以下圖,圖甲為以O(shè)點(diǎn)為均衡地點(diǎn),在A、B兩點(diǎn)間做簡諧運(yùn)動(dòng)的彈簧振子,圖乙為該彈簧振子的振動(dòng)圖象,由圖可知以下說法中正確的選項(xiàng)是()A.在t=0.2s時(shí),彈簧振子可能運(yùn)動(dòng)到B地點(diǎn)B.在t=0.1s與t=0.3s兩個(gè)時(shí)辰,彈簧振子的速度同樣C.從t=0到t=0.2s的時(shí)間內(nèi),彈簧振子的動(dòng)能連續(xù)地增添D.在t=0.2s與t=0.6s兩個(gè)時(shí)辰,彈簧振子的加快度同樣【分析】選A。t=0.2s時(shí),振子的位移為正的最大,但因?yàn)闆]有規(guī)定正方向,所以此時(shí)振子的地點(diǎn)可能在A點(diǎn)也可能在B點(diǎn),A正確。t=0.1s時(shí)速度為正,t=0.3s時(shí)速度為負(fù),二者方向相反,B錯(cuò)。從t=0到t=0.2s的時(shí)間內(nèi),彈簧振子遠(yuǎn)離均衡地點(diǎn),速度減小,動(dòng)能減小,C錯(cuò)。t=0.2s與t=0.6s兩個(gè)時(shí)辰,位移大小相等,方向相反,故加快度大小相等,方向相反,D錯(cuò)。7.(2018·杭州高二檢測)以以下圖,一輕彈簧懸于天花板上,其勁度系數(shù)為k=400N/m,在彈簧的下端掛一物塊A,用一橡皮筋把A和另一同樣質(zhì)量的物塊B沿水平方向牢牢束在一同,A和B接觸面間的最大靜摩擦力足夠大,g取10m/s2,不計(jì)空氣阻力。整個(gè)裝置處于均衡狀態(tài)時(shí),彈簧的伸長量為5cm,現(xiàn)將A向上托起使彈簧的壓縮量為5cm后從靜止開釋,A和B一同做豎直方向的簡諧運(yùn)動(dòng)。在振動(dòng)的最高點(diǎn)和最低點(diǎn)處A物塊對B物塊的靜摩擦力的大小之比為()A.3∶1B.1∶3C.1∶1D.1∶2【分析】選B。在最高點(diǎn),彈簧彈力向下,F1=kΔx1=400×0.05N=20N。①以AB整體為研究對象:由牛頓第二定律F1+2mg=2ma1,②解得a1=+g。③以B為研究對象:f1+mg=ma1,④由③④得f1==10N。在最低點(diǎn),彈簧彈力向上,F2=kΔx2⑤將A向上托起使彈簧的壓縮量為5cm后,A、B一同做簡諧運(yùn)動(dòng)的振幅為10cm,即最低點(diǎn)離振動(dòng)的均衡地點(diǎn)10cm,也就是最低點(diǎn)時(shí)Δx2=15cmF2=kΔx2=60N⑥最低點(diǎn)對AB這個(gè)整體而言,F2-2mg=2ma2,⑦a2=-g⑧對B而言f2-mg=ma2⑨由⑧⑨得f2=30N則f1∶f2=1∶3,B正確?！举r償訓(xùn)練】以以下圖,物體A置于物體B上,一輕質(zhì)彈簧一端固定,另一端與B相連。在彈性限度范圍內(nèi),A和B在圓滑水平面上做來往運(yùn)動(dòng)(不計(jì)空氣阻力),并保持相對靜止,則以下說法正確的選項(xiàng)是()A.A不做簡諧運(yùn)動(dòng)B.作用在A上的靜摩擦力大小與彈簧的形變量不可以正比C.B對A的靜摩擦力素來對A做負(fù)功,而A對B的靜摩擦力素來對B做正功D.當(dāng)A、B向位移最大處運(yùn)動(dòng)時(shí),作用在A上的靜摩擦力方向指向均衡地點(diǎn)【分析】選D。A、B一同在圓滑水平面上做簡諧運(yùn)動(dòng),A錯(cuò)誤;對A、B整體有kx=(mA+mB)a,而對A有Ff=mAa,則Ff=,可見作用在A上的靜摩擦力大小Ff與彈簧的形變量x成正比,B錯(cuò)誤;當(dāng)A、B向均衡地點(diǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí),B對A的靜摩擦力做正功,A對B的靜摩擦力做負(fù)功,當(dāng)A、B走開均衡地點(diǎn)時(shí),B對A的靜摩擦力做負(fù)功,A對B的靜摩擦力做正功,C錯(cuò)誤;當(dāng)A、B向位移最大處運(yùn)動(dòng)時(shí),作用在A上的靜摩擦力是回復(fù)力,指向均衡地點(diǎn),D正確。8.以以下圖,圓滑的水平面上放有一彈簧振子,輕彈簧右端固定在滑塊上,已知滑塊質(zhì)量m=0.5kg,彈簧勁度系數(shù)k=240N/m,將滑塊從均衡地點(diǎn)O向左平移,將彈簧壓縮5cm,靜止開釋后滑塊在A、B間滑動(dòng),則:(1)滑塊加快度最大是在A、B、O三點(diǎn)中哪點(diǎn)?此時(shí)滑塊加快度多大?(2)滑塊速度最大是在A、B、O三點(diǎn)中哪點(diǎn)?此時(shí)滑塊速度多大?(假定整個(gè)系統(tǒng)擁有的最大彈性勢能為0.3J)【分析】(1)因?yàn)楹喼C運(yùn)動(dòng)的加快度a==-x,故加快度最大的地點(diǎn)在最大位移處的A或B兩點(diǎn),加快度大小a=x=×0.05m/s2=24m/s2。(2)在均衡地點(diǎn)O滑塊的速度最大。依據(jù)機(jī)械能守恒,有Epm=m故vm==m/s=1.1m/s。答案:(1)A點(diǎn)或B點(diǎn)24m/s2(2)O點(diǎn)1.1m/s【能力提升練】1.卡車專家駛時(shí),貨物隨車廂底板上下振動(dòng)而不走開底板,設(shè)貨物做簡諧運(yùn)動(dòng)。以豎直向上為正方向,其振動(dòng)圖象以以下圖,則在圖象上a、b、c、d四點(diǎn)中貨物對車底板壓力最小的是()A.a點(diǎn)B.b點(diǎn)C.c點(diǎn)D.d點(diǎn)【分析】選B。在a點(diǎn)和c點(diǎn),貨物的位移為零,加快度為零,底板的彈力大小等于貨物的重力。在b點(diǎn),加快度方向向下,底板彈力小于貨物的重力,此時(shí)貨物對底板的壓力最小。在d點(diǎn),貨物的位移為負(fù)向最大,則貨物的加快度為正向最大,即加快度向上最大,依據(jù)牛頓第二定律可知,貨物遇到的彈力最大,則貨物對車廂底板的壓力最大。故B正確,A、C、D錯(cuò)誤?！举r償訓(xùn)練】一平臺(tái)沿豎直方向做簡諧運(yùn)動(dòng),一物體置于振動(dòng)平臺(tái)上隨平臺(tái)一同運(yùn)動(dòng)。當(dāng)振動(dòng)平臺(tái)處于什么地點(diǎn)時(shí),物體對臺(tái)面的正壓力最大()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)中心點(diǎn)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)中心點(diǎn)時(shí)【分析】選C。當(dāng)振動(dòng)平臺(tái)運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)物體擁有豎直向上的最大加快度,所以此時(shí)物體對平臺(tái)的正壓力最大,故C正確。2.(2018·株洲高二檢測)以以下圖,一水平彈簧振子在圓滑水平面上的B、C兩點(diǎn)間做簡諧運(yùn)動(dòng),O為均衡地點(diǎn)。已知振子由完滿同樣的P、Q兩部分構(gòu)成,相互拴接在一同。當(dāng)振子運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)的瞬時(shí),將P拿走,則此后Q的運(yùn)動(dòng)和拿走P以前比較,有()A.Q的振幅增大,經(jīng)過O點(diǎn)時(shí)的速率增大B.Q的振幅減小,經(jīng)過O點(diǎn)時(shí)的速率減小C.Q的振幅不變,經(jīng)過O點(diǎn)時(shí)的速率增大D.Q的振幅不變,經(jīng)過O點(diǎn)時(shí)的速率減小【分析】選C。當(dāng)振子運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)的瞬時(shí),振子的速度為零,此時(shí)P、Q的速度均為零,振子的動(dòng)能所有轉(zhuǎn)變成系統(tǒng)中的彈簧的彈性勢能,將P拿走其實(shí)不影響系統(tǒng)的能量,故能量其實(shí)不改變,所以Q的振幅不變,當(dāng)振子經(jīng)過O點(diǎn)時(shí)系統(tǒng)的彈性勢能又所有轉(zhuǎn)變成動(dòng)能,拿走P以前,彈性勢能轉(zhuǎn)變成P、Q兩個(gè)物體的動(dòng)能,拿走P此后,彈性勢能轉(zhuǎn)變成Q一個(gè)物體的動(dòng)能,故拿走P此后Q的動(dòng)能比拿走P以前Q的動(dòng)能大,速率也要增大。所以選C。3.以以下圖,一質(zhì)量為M的有底木箱,放在水平川面上,一輕質(zhì)彈簧一端懸于木箱的上面,另一端掛著用細(xì)線連結(jié)在一同的兩物體A和B,mA=mB=m。剪斷A、B間的細(xì)線后,A做簡諧運(yùn)動(dòng),當(dāng)A振動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí),物體B早已落下,求此時(shí)木箱對地面的壓力為多少?【解題指南】解答此題需要掌握以下三點(diǎn):(1)正確分析物體在均衡地點(diǎn)和最大位移處的受力狀況。(2)理解簡諧運(yùn)動(dòng)的對稱性。(3)正確應(yīng)使勁的均衡條件和牛頓第三定律?！痉治觥考魯嗉?xì)線前A的受力狀況:向下的重力mg、細(xì)線的拉力F拉=mg及彈簧的彈力F=2mg。此時(shí)彈簧的伸長量為Δx==。剪斷細(xì)線后,A做簡諧運(yùn)動(dòng),其均衡地點(diǎn)在彈簧的伸長量為Δx′=處,最低點(diǎn)即剛剪斷細(xì)線時(shí)的地點(diǎn),離均衡地點(diǎn)的距離為。由簡諧運(yùn)動(dòng)對稱性的特色知物體A在最高點(diǎn)離均衡地點(diǎn)的距離也為,即最高點(diǎn)的地點(diǎn)恰在彈簧的原優(yōu)點(diǎn),此時(shí)彈簧對木箱的作使勁為零,對木箱由力的均衡和牛頓第三定律得:此時(shí)木箱對地面的壓力為mg+Mg。答案:mg+Mg4.(2018·綿陽高二檢測)以以下圖,一個(gè)輕彈簧與一個(gè)質(zhì)量為m=0.5kg的小球所構(gòu)成的彈簧振子放在圓滑金屬桿上,已知該彈簧的勁度系數(shù)k=200N/m,O點(diǎn)是彈簧振子靜止時(shí)的地點(diǎn),今將振子向右拉10cm到A點(diǎn),此時(shí)外力對彈簧振子做功為1J,此后由靜止開釋,則它在A、B之間運(yùn)動(dòng),不計(jì)其余阻力,求:(1)振子在哪點(diǎn)的速度最大?最大速度為多少?(2)振子在A點(diǎn)的位移。(3)振子在B點(diǎn)的加快度?！痉治觥?1)因?yàn)閺椈烧褡釉谶\(yùn)動(dòng)過程中知足機(jī)械能守恒,故在均衡地點(diǎn)O點(diǎn)的速度最大,由題意知:外力做的功轉(zhuǎn)變成系統(tǒng)的彈性勢能,該勢能又所有轉(zhuǎn)變成振子的動(dòng)能,即W=mv2解得:v==m/s=2m/s。(2)振子在A點(diǎn)的位移大小為x=10cm,方向由O指向A。(3)因?yàn)檎駝?dòng)的振幅為10cm,故在B點(diǎn)的位移大小是10cm,即彈簧壓縮10cm,此時(shí)回復(fù)力的大小F=kx=200×0.1N=20N,即振子所遇到的合外力大小為20N,由牛頓第二定律得:a==m/s2=40m/s2,方向由B指向O。答案:(1)O點(diǎn)2