(2020新教材)物理人教版选择性必修第一册课时分层作业7简谐运动的回复力和能量含解析

1、课时分层作业（七） （建议用时：45 分钟） 基础达标练 1 简谐运动的特点是（） A 回复力跟位移成正比且反向 B 速度跟位移成反比且反向 C加速度跟位移成正比且反向 D振幅跟位移成正比 E振幅跟位移无关 F kx 解析：由 F = kx, a = m =一 m，可知 A， C 选项正确.当位移增大时,速 度减小，但位移的方向与速度方向可能相同，也可能相反，故 B 选项不正确.振 幅与位移无关，D 不正确，E 选项正确. 答案：ACE 2. 关于做简谐运动物体的平衡位置，下列叙述正确的是 （ ） A .是回复力为零的位置 B .是回复力产生的加速度改变方向的位置 C .是速度为零的位置 D

2、.是回复力产生的加速度为零的位置 E.是势能最大的位置 解析：平衡位置处，x = 0，则回复力 F 二 0，回复力产生的加速度为零，且此 处速度最大势能最小，A，D 正确，C、E 错误.在平衡位置两边位移方向相反， 回复力方向相反，对应加速度方向相反，B 正确. 答案：ABD 3. 关于简谐运动，以下说法正确的是（ ） A .回复力可能是物体受到的合外力 B. 回复力是根据力的作用效果命名的 C. 振动中位移的方向是不变的 D .物体振动到平衡位置时所受合外力一定等于零 E.振动中振幅是不变的 解析：回复力可以是某个力，可以是某个力的分力，也可以是几个力的合力： A 正确；回复力可以由重力、弹

3、力、摩擦力等各种不同性质的力提供 ，其效果是 使物体回到平衡位置，B 正确；位移是从平衡位置指向物体所在位置 ，其方向是 不同的，做简谐运动的物体振幅是不变的.C 错误，E 正确；物体振动到平衡位 置时，所受回复力为零，但合外力不一定为零，D 错误. 答案：ABE 4. 如图所示是某一质点做简谐运动的图象，下列说法正确的是 （ ） : L x/em 4 M V V * V A .在第 1 s 内，质点速度逐渐增大 B .在第 2 s 内，质点速度逐渐增大 C .在第 3 s 内，动能转化为势能 D .在第 4 s 内，动能转化为势能 E .在第 4 s 内，加速度逐渐减小 解析：质点在第 1

4、s 内，由平衡位置向正向最大位移处运动，做减速运动，所 以选项 A 错误；在第 2 s 内，质点由正向最大位移处向平衡位置运动 ，做加速运 动，所以选项 B 正确；在第 3 s 内，质点由平衡位置向负向最大位移处运动，动 能转化为势能，所以选项 C 正确；在第 4 s 内，质点由负向最大位移处向平衡位 置运动加速度减小，速度增大，势能转化为动能，所以选项 D 错误，E 正确. 答案：BCE 5. 如图所示，将弹簧振子从平衡位置拉下一段距离 Ax，释放后振子在 A、B 间振动，且 AB = 20 cm,振子由 A 到 B 的时间为 0.1 s.若使振子在 AB = 10 cm 间振动，则振子由

5、A 到 B 的时间为 _ . 解析：由于周期不变，仍为 0.2 s, A 到 B 仍用时 0.1 s. 答案：0.1 s 6如图所示，一弹簧振子在光滑水平面 A, B 间做简谐运动，平衡位置为 O, 已知振子的质量为 M. 简谐运动的能量取决于 _ ，本题中物体振动时 _ 能和 _ 总相互转化，总 _ 总守恒. (2)若振子运动到 B 处时将一质量为 m 的物体放到振子的上面，且它们无相对 运动而一起运动，下列说法正确的是( ) A振幅不变 B 振幅减小 C .最大动能不变 D .最大动能减少 E.振动系统的总能量不变 解析：(1)简谐运动的能量取决于振幅，本题中物体振动时动能和弹性势能相 互

6、转化，总机械能守恒. (2)振子运动到 B 点时速度恰为零，此时放上质量为 m 的物体，系统的总能量 即为此时弹簧储存的弹性势能，由于简谐运动中机械能守恒，所以振幅保持不变， 因此 A 正确，B 错误.由于机械能守恒，最大动能不变，所以 C、E 正确，D 错 误. 答案：振幅 动 弹性势 机械 ACE 7.如图所示，在一倾角为B的光滑斜板上，固定着一根原长为 lo的轻质弹簧， 其劲度系数为 k，弹簧另一端连接着质量为 m 的滑块，此时弹簧被拉长为 11.现把 小球沿斜板向上推至弹簧长度恰好为原长，然后突然释放，求证小球的运动为简 谐运动. 解析：松手释放，滑块沿斜板往复运动 一一振动而振动的平

7、衡位置是小球 开始时静止（合外力为零）的位置. mgs in 0= k（|i I。） 滑块离开平衡位置的距离为 x,受力如图所示，滑块受三个力作用，其合力 F 合=k（li Io x） mgsin 0, F合=kx.由此可证小球的振动为简谐运动. 答案：见解析 能力提升练 8.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振动可视为简谐运动，周期为 T.竖直向上为正 方向，以某时刻为计时起点，其振动图象如图所示，则 （ ） 1 A . t = T 时，货物对车厢底板的压力最小 1 B . t= -T 时，货物对车厢底板的压力最小 3 C . t

8、 = T 时，货物对车厢底板的压力最大 3 D . t = T 时，货物对车厢底板的压力最小 E . t= T 时，货物所受合力为零 解析：要使货物对车厢底板的压力最大，则车厢底板对货物的支持力最大， 3 则要求货物向上的加速度最大，由振动图象可知在T 时，货物向上的加速度最大， 则 C选项正确；若货物对车厢底板的压力最小，则车厢底板对货物的支持力最小， 则要求货物向下的加速度最大，由振动图象可知在T时，货物向下的加速度最大， 所以选项 A 正确，B、D 错误.T 时刻物体所受压力与重力等大反向，选项 E 正 确. 答案：ACE 9如图所示，弹簧上面固定一质量为 m 的小球，小球在竖直方向上做

9、振幅为 A 的简谐运动，当小球振动到最高点时弹簧正好为原长，则小球在振动过程中 () A .小球最大动能应小于 mgA B .弹簧的弹性势能和小球动能总和保持不变 C .弹簧最大弹性势能等于 2mgA D .小球在最低点时的弹力大于 2mg E.小球在最低点时的弹力等于 2mg 解析：小球的平衡位置 kxo= mg，xo= A =罕，当到达平衡位置时，有 mgA =1mv2 + 2kA2，A 对；机械能守恒，是动能、重力势能和弹性势能之和保持不变， B 错；从最高点到最低点，重力势能全部转化为弹性势能，EP= 2mgA，最低点加 速度等于最高点加速度 g，据牛顿第二定律 F mg = mg，F

10、 = 2mg，A、C、E 正 确. 答案：ACE 10. 如图所示，一个质量为 m 的木块放在质量为 M 的平板小车上，它们之间 的最大静摩擦力是 fm,在劲度系数为 k 的轻质弹簧作用下，沿光滑水平面做简谐 运动.为使小车能和木块一起振动，不发生相对滑动，简谐运动的振幅不能大于 97777777777777 解析：小车做简谐运动的回复力是木块对它的静摩擦力.当它们的位移最大 时，加速度最大，受到的静摩擦力最大.为了不发生相对滑动，达到最大位移时， 小车的最大加速度 a= M，即系统振动的最大加速度.对整体：达到最大位移时的 加速度最大,回复力 k A = （M + m）a,贝 U 振幅 A”

11、或“=”）. 解析：（1）弹簧振子振动过程中，机械能守恒，振子经过平衡位置时，弹性势 能为零，动能最大，从平衡位置运动到最大位移处时，动能转化为弹性势能.本 题中，当粘胶脱开后，物块 a 与弹簧连接所构成的新的弹簧振子的机械能减小 ， 新振子到达最大位移处时的弹性势能减小，即振子振动的振幅减小；新的弹簧振 子的振幅减小，振子从最大位移处加速运动到平衡位置的距离减小 ，运动中的加 速度比原振子振动时的大，所以运动时间减小，振子振动的周期减小.（T 二 2n m， 由于振子质量减小导致周期减小） 答案： 12. 一质量为 m,侧面积为 S 的正方体木块，放在水面上静止（平衡），如图所 示.现用力向下将其压入水中一段深度后（未全部浸没）撤掉外力，木块在水面上下 振动，试判断木块的振动是否为简谐运动. 解析：以木块为研究对象，设静止时木块浸入水中 Ax 深，当木块被压入水中 （x + Ax）后