《2019-2020學(xué)年高中物理 課時(shí)分層作業(yè)3 簡諧運(yùn)動的回復(fù)力和能量（含解析）新人教版選修3-4》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2019-2020學(xué)年高中物理 課時(shí)分層作業(yè)3 簡諧運(yùn)動的回復(fù)力和能量（含解析）新人教版選修3-4（6頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、課時(shí)分層作業(yè)(三) (限時(shí)40分鐘) [基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)練] 1．簡諧運(yùn)動的特點(diǎn)是(　　) A．回復(fù)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．振幅跟位移無關(guān) ACE　[由F＝－kx，a＝＝－，可知A、C選項(xiàng)正確；當(dāng)位移增大時(shí)，速度減小，但位移的方向與速度方向可能相同，也可能相反，故B選項(xiàng)不正確．振幅與位移無關(guān)，D不正確；E選項(xiàng)正確．] 2．關(guān)于做簡諧運(yùn)動物體的平衡位置，下列敘述正確的是(　　) A．是回復(fù)力為零的位置 B．是回復(fù)力產(chǎn)生的加速度改變方向的位置 C．是速度為零的位置 D．是回復(fù)力產(chǎn)生的加速度為零的位

2、置 E．是勢能最大的位置 ABD　[平衡位置處，x＝0，則回復(fù)力F＝0，回復(fù)力產(chǎn)生的加速度為零，且此處速度最大勢能最小，A、D正確，C、E錯誤；在平衡位置兩邊位移方向相反，回復(fù)力方向相反，對應(yīng)加速度方向相反，B正確．] 3．關(guān)于簡諧運(yùn)動，以下說法正確的是(　　) A．回復(fù)力可能是物體受到的合外力 B．回復(fù)力是根據(jù)力的作用效果命名的 C．振動中位移的方向是不變的 D．物體振動到平衡位置時(shí)所受合外力一定等于零 E．振動中振幅是不變的 ABE　[回復(fù)力可以是某個(gè)力，可以是某個(gè)力的分力，也可以是幾個(gè)力的合力，A正確；回復(fù)力可以由重力、彈力、摩擦力等各種不同性質(zhì)的力提供，其效果是使物體

3、回到平衡位置，B正確；位移是從平衡位置指向物體所在位置，其方向是不同的，做簡諧運(yùn)動的物體振幅是不變的．C錯誤，E正確；物體振動到平衡位置時(shí)，所受回復(fù)力為零，但合外力不一定為零，D錯誤．] 4．如圖所示是某一質(zhì)點(diǎn)做簡諧運(yùn)動的圖象，下列說法正確的是 (　　) A．在第1 s內(nèi)，質(zhì)點(diǎn)速度逐漸增大 B．在第2 s內(nèi)，質(zhì)點(diǎn)速度逐漸增大 C．在第3 s內(nèi)，動能轉(zhuǎn)化為勢能 D．在第4 s內(nèi)，動能轉(zhuǎn)化為勢能 E．在第4 s內(nèi)，加速度逐漸減小 BCE　[質(zhì)點(diǎn)在第1 s內(nèi)，由平衡位置向正向最大位移處運(yùn)動，做減速運(yùn)動，所以選項(xiàng)A錯誤；在第2 s內(nèi)，質(zhì)點(diǎn)由正向最大位移處向平衡位置運(yùn)動，做加速運(yùn)動，所

4、以選項(xiàng)B正確；在第3 s內(nèi)，質(zhì)點(diǎn)由平衡位置向負(fù)向最大位移處運(yùn)動，動能轉(zhuǎn)化為勢能，所以選項(xiàng)C正確；在第4 s內(nèi)，質(zhì)點(diǎn)由負(fù)向最大位移處向平衡位置運(yùn)動，加速度減小，速度增大，勢能轉(zhuǎn)化為動能，所以選項(xiàng)D錯誤，E正確．] 5.如圖所示，將彈簧振子從平衡位置拉下一段距離Δx，釋放后振子在A、B間振動，且AB＝20 cm，振子由A到B的時(shí)間為0.1 s．若使振子在AB＝10 cm間振動，則振子由A到B的時(shí)間為________． [解析]　由于周期不變，仍為0.2 s，A到B仍用時(shí)0.1 s. [答案]　0.1 s 6.如圖所示，一彈簧振子在光滑水平面A，B間做簡諧運(yùn)動，平衡位置為O，已知振子的質(zhì)

5、量為M. (1)簡諧運(yùn)動的能量取決于________，本題中物體振動時(shí)________能和________能相互轉(zhuǎn)化，總________能守恒． (2)若振子運(yùn)動到B處時(shí)將一質(zhì)量為m的物體放到振子的上面，且它們無相對運(yùn)動而一起運(yùn)動，下列說法正確的是(　　) A．振幅不變 B．振幅減小 C．最大動能不變 D．最大動能減少 E．振動系統(tǒng)的總能量不變 [解析]　(1)簡諧運(yùn)動的能量取決于振幅，本題中物體振動時(shí)動能和彈性勢能相互轉(zhuǎn)化，總機(jī)械能守恒． (2)振子運(yùn)動到B點(diǎn)時(shí)速度恰為零，此時(shí)放上質(zhì)量為m的物體，系統(tǒng)的總能量即為此時(shí)彈簧儲存的彈性勢能，由于簡諧運(yùn)動中機(jī)械能守恒，所以振幅

6、保持不變，因此A正確，B錯誤；由于機(jī)械能守恒，最大動能不變，所以C、E正確，D錯誤． [答案]　(1)振幅　動　彈性勢　機(jī)械　(2)ACE 7．如圖所示，在一傾角為θ的光滑斜板上，固定著一根原長為l0的輕質(zhì)彈簧，其勁度系數(shù)為k，彈簧另一端連接著質(zhì)量為m的滑塊，此時(shí)彈簧被拉長為l1.現(xiàn)把小球沿斜板向上推至彈簧長度恰好為原長，然后突然釋放，求證小球的運(yùn)動為簡諧運(yùn)動． [解析]　松手釋放，滑塊沿斜板往復(fù)運(yùn)動——振動．而振動的平衡位置是小球開始時(shí)靜止(合外力為零)的位置． mgsin θ＝k(l1－l0) 滑塊離開平衡位置的距離為x，受力如圖所示，滑塊受三個(gè)力作用，其合力F合＝k(l

7、1－l0－x)－mgsin θ，F(xiàn)合＝－kx.由此可證小球的振動為簡諧運(yùn)動． [答案]　見解析 [能力提升練] 8.公路上勻速行駛的貨車受一擾動，車上貨物隨車廂底板上下振動但不脫離底板．一段時(shí)間內(nèi)貨物在豎直方向振動可視為簡諧運(yùn)動，周期為T.豎直向上為正方向，以某時(shí)刻為計(jì)時(shí)起點(diǎn)，其振動圖象如圖所示，則(　　) A．t＝T時(shí)，貨物對車廂底板的壓力最小 B．t＝T時(shí)，貨物對車廂底板的壓力最小 C．t＝T時(shí)，貨物對車廂底板的壓力最大 D．t＝T時(shí)，貨物對車廂底板的壓力最小 E．t＝T時(shí)，貨物所受合力為零 ACE　[要使貨物對車廂底板的壓力最大，則車廂底板對貨物的支持力最大，則要求

8、貨物向上的加速度最大，由振動圖象可知在T時(shí)，貨物向上的加速度最大，則C選項(xiàng)正確；若貨物對車廂底板的壓力最小，則車廂底板對貨物的支持力最小，則要求貨物向下的加速度最大，由振動圖象可知在時(shí)，貨物向下的加速度最大，所以選項(xiàng)A正確，B、D錯誤；T時(shí)刻物體所受壓力與重力等大反向，選項(xiàng)E正確．] 9.如圖所示，彈簧上面固定一質(zhì)量為m的小球，小球在豎直方向上做振幅為A的簡諧運(yùn)動，當(dāng)小球振動到最高點(diǎn)時(shí)彈簧正好為原長，則小球在振動過程中(　　) A．小球最大動能應(yīng)小于mgA B．彈簧的彈性勢能和小球動能總和保持不變 C．彈簧最大彈性勢能等于2mgA D．小球在最低點(diǎn)時(shí)的彈力大于2mg E．小球在

9、最低點(diǎn)時(shí)的彈力等于2mg ACE　[小球的平衡位置kx0＝mg，x0＝A＝，當(dāng)?shù)竭_(dá)平衡位置時(shí)，有mgA＝mv2＋kA2，A對；機(jī)械能守恒，是動能、重力勢能和彈性勢能之和保持不變，B錯；從最高點(diǎn)到最低點(diǎn)，重力勢能全部轉(zhuǎn)化為彈性勢能，Ep＝2mgA，最低點(diǎn)加速度等于最高點(diǎn)加速度g，據(jù)牛頓第二定律F－mg＝mg，F(xiàn)＝2mg，A、C、E正確．] 10.如圖所示，一個(gè)質(zhì)量為m的木塊放在質(zhì)量為M的平板小車上，它們之間的最大靜摩擦力是fm，在勁度系數(shù)為k的輕質(zhì)彈簧作用下，沿光滑水平面做簡諧運(yùn)動．為使小車能和木塊一起振動，不發(fā)生相對滑動，簡諧運(yùn)動的振幅不能大于________． [解析]　小車做簡諧

10、運(yùn)動的回復(fù)力是木塊對它的靜摩擦力．當(dāng)它們的位移最大時(shí)，加速度最大，受到的靜摩擦力最大．為了不發(fā)生相對滑動，達(dá)到最大位移時(shí)，小車的最大加速度a＝，即系統(tǒng)振動的最大加速度．對整體：達(dá)到最大位移時(shí)的加速度最大，回復(fù)力k·A＝(M＋m)a，則振幅A≤. [答案]　 11.如圖所示，一輕彈簧一端固定，另一端連接一物塊構(gòu)成彈簧振子，該物塊是由a、b兩個(gè)小物塊粘在一起組成的．物塊在光滑水平面上左右振動，振幅為A0，周期為T0.當(dāng)物塊向右通過平衡位置時(shí)，a、b之間的粘膠脫開；以后小物塊a振動的振幅和周期分別為A和T，則A________A0(選填“>”“<”“＝”)，T ________T0(填“>”“<

11、”“＝”)． [解析]　(1)彈簧振子振動過程中，機(jī)械能守恒，振子經(jīng)過平衡位置時(shí)，彈性勢能為零，動能最大，從平衡位置運(yùn)動到最大位移處時(shí)，動能轉(zhuǎn)化為彈性勢能．本題中，當(dāng)粘膠脫開后，物塊a與彈簧連接所構(gòu)成的新的彈簧振子的機(jī)械能減小，新振子到達(dá)最大位移處時(shí)的彈性勢能減小，即振子振動的振幅減??；新的彈簧振子的振幅減小，振子從最大位移處加速運(yùn)動到平衡位置的距離減小，運(yùn)動中的加速度比原振子振動時(shí)的大，所以運(yùn)動時(shí)間減小，振子振動的周期減?。?T＝2π，由于振子質(zhì)量減小導(dǎo)致周期減小) [答案]?。肌。? 12．一質(zhì)量為m，側(cè)面積為S的正方體木塊，放在水面上靜止(平衡)，如圖所示．現(xiàn)用力向下將其壓入水中一段深度后(未全部浸沒)撤掉外力，木塊在水面上下振動，試判斷木塊的振動是否為簡諧運(yùn)動． [解析]　以木塊為研究對象，設(shè)靜止時(shí)木塊浸入水中Δx深，當(dāng)木塊被壓入水中(x＋Δx)后如圖所示，則 F回＝mg－F浮， 又F?。溅裧S(Δx＋x)． 由以上兩式，得 F回＝mg－ρgS(Δx＋x)＝mg－ρgSΔx－ρgSx. mg＝ρgSΔx，所以F回＝－ρgSx. 即F回＝－kx(k＝ρgS)． 所以木塊的振動為簡諧運(yùn)動． [答案]　木塊的振動是簡諧運(yùn)動 - 6 -