2.3 简谐运动的回复力和能量-2020-2021学年高二物理课时同步练（新教材人教版选择性必修第一册）

第二单元 机械振动 第3课 简谐运动的回复力和能量 一、基础巩固 1．如图所示，对做简谐运动的弹簧振子 的受力情况分析正确的是（ ） A．重力、支持力、弹簧的弹力 B．重力、支持力、弹簧的弹力、回复力 C．重力、支持力、回复力、摩擦力 D．重力、支持力、摩擦力、弹簧的弹力 【答案】A 【解析】振子只受重力、支持力及弹簧给它的弹力.故选项A符合题意.回复力为效果力，受力分析时不分析此力. 故选项B不符合题意.弹簧振子的简谐运动中忽略了摩擦力.故选项CD不符合题意. 2．机械振动中，下列各组物理量中其方向始终相反的是 A．回复力与速度 B．位移与速度 C．加速度与位移 D．速度与加速度 【答案】C 【解析】回复力与位移的关系： ，根据牛顿第二定律： ，可知加速度与位移方向始终相反，故C正确，ABD错误。故选C． 3．机械振动中，下列各组物理量中其大小变化始终一致的是 A．回复力与速度 B．位移与速度 C．加速度与速度 D．位移与加速度 【答案】D 【解析】回复力与位移的关系： ，根据牛顿第二定律： ，所以加速度大小与位移大小变化一致，弹簧振子由平衡位置向最大位移处运动过程中，速度减小，位移增大，加速度增大，故D正确，ABC错误。故选D． 4.如图所示，弹簧振子在B、C两点间做机械振动，O为平衡位置，A为 间的一点，则 A．振子在位置B、C时的速度最大 B．振子从B向O运动时加速度逐渐增大 C．振子经过位置O时动能最大 D．振子每次经过位置A时速度都相等 【答案】C 【解析】振子在位置B、C时的速度为零，加速度最大，故A错误；从B向O运动时弹簧弹力减小，加速度减小，故B错误；振子经过位置O时加速度为零，速度最大，动能最大，故C正确；振子每次经过位置A时速度大小相等，方向不同，故D错误。故选C． 5.如图的简谐运动图象中，在t1和t2时刻，运动质点相同的量为（ ） A．加速度 B．位移 C．速度 D．回复力 【答案】C 【解析】由图读出，t1和t2时刻，质点运动的位移大小相等，方向相反；根据简谐运动的加速度 ，位移大小相等，方向相反，则加速度大小相等，方向相反，故AB错误；x-t图象上点的切线的斜率表示速度，故在t1和t2时刻速度相同，故C正确；根据简谐运动的基本特征是：F=-kx得知，t1和t2时刻质点的回复力大小相等，方向相反，故D错误。选C。 6.对简谐运动的回复力公式F=－kx的理解，正确的是（　　） A．k只表示弹簧的劲度系数 B．式中的负号表示回复力总是负值 C．位移x是相对平衡位置的位移 D．回复力只随位移变化，不随时间变化 【答案】C 【解析】k是回复力大小与位移大小的比值，不一定表示弹簧的劲度系数，故A项错误；式中的负号表示回复力方向总是与位移方向相反，故B项错误；式中位移x是相对平衡位置的位移，故C项正确；简谐运动物体位移随时间变化，回复力既随位移变化，也随时间变化，故D项错误。故选C。 7.物体做简谐运动时，下列叙述正确的是（　　） A．平衡位置就是合力为零的位置 B．处于平衡位置的物体，一定处于平衡状态 C．物体到达平衡位置时，合力不一定为零 D．物体到达平衡位置时，回复力不一定为零 【答案】C 【解析】当物体运动到平衡位置时，其位移为零，根据F=-kx可知，物体的回复力为零，但合外力不一定为零，即不是平衡状态；例如单摆运动中的小球到达最低点时，其合力竖直向上，不等于零，故ABD错误，C正确。 8.弹簧振子的振动图像如图所示。在t=2s~3s的时间内，振子的动能Ek和势能Ep的变化情况是（　　） A．Ek变小，Ep变大 B．Ek变大，Ep变小 C．Ek、Ep均变小 D．Ek、Ep均变大 【答案】B 【解析】在t=2s~3s的时间内，振子从位移最大的位移向平衡位置运动，速度增大，动能变大，势能减小。 故选B。 9.沿水平方向振动的弹簧振子在做简谐运动的过程中，下列说法正确的是（　　） A．在平衡位置，它的机械能最大 B．在最大位移处，它的弹性势能最大 C．从平衡位置向最大位移处运动过程中，它的弹性势能减小 D．从最大位移处向平衡位置运动的过程中，它的机械能减小 【答案】B 【解析】弹簧振子在做简谐运动的过程中机械能守恒，各个位置的机械能相等，AD错误；在最大位移时弹簧的形变量最大，它的弹性势能最大，B正确；从平衡位置向最大位移处运动过程中，弹簧的伸长量变大，即弹性势能增大，C错误。故选B。 10.一弹簧振子振幅为A，从最大位移处经过时间t0第一次到达平衡位置，若振子从最大位移处经过 时的加速度大小和动能分别为a1和E1，若振子从最大位移处经过路程为 时加速度大小和动能分别为a2和E2，则a1、a2和E1、E2的大小关系为（　　） A．a1＞a2，E1＞E2 B．a1＜a2，E1＞E2 C．a1＜a2，