11.3 简谐运动的回复力和能量-2020-2021学年高二物理针对训练（人教版选修3-4）

《11.3 简谐运动的回复力和能量》针对训练 1．如图所示，对做简谐运动的弹簧振子m的受力分析，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 【答案】A 【解析】有不少同学误选B，产生错解的主要原因是对回复力的性质不能理解清楚或者说是对回复力来源没有弄清楚造成的，一定清楚地认识到回复力是根据效果命名的，它是由其他力所提供的力。 2．关于做简谐运动的物体完成一次全振动的意义有以下说法，其中正确的 A．回复力第一次恢复原来的大小和方向所经历的过程 B．速度第一次恢复原来的大小和方向所经历的过程 C．动能或势能第一次恢复原来的大小所经历的过程 D．速度和加速度第一次同时恢复原来的大小和方向所经历的过程 【答案】D 【解析】回复力满足F＝－kx，一个周期内两次经过同一位置，故全振动过程是回复力第2次恢复原来的大小和方向所经历的过程，故A错误；一个周期内速度相同的位置有两处，故全振动过程是速度第二次恢复原来的大小和方向所经历的过程，故B错误；每次经过同一位置动能或势能相同，关于平衡位置对称的点的动能或势能也相同，故一个周期内动能和势能相同的时刻有4个时刻，故C错误；根据a＝－eq \f(kx,m)，加速度相同说明位移相同，经过同一位置速度有两个不同的方向，故全振动过程是速度和加速度第一次同时恢复原来的大小和方向所经历的过程，故D正确。 3．下图为某个弹簧振子做简谐运动的图象，由图象可知 A．由于在0.1s末振幅为零，所以振子的振动能量为零 B．在0.2s末振子具有最大势能 C．在0.4s末振子具有的势能尚未达到最大值 D．在0.4s末振子的动能最大 【答案】B 【解析】简谐振动的能量是守恒的，故A、C错；0.2秒末、0.4秒末位移最大，动能为零，势能最大，故B对，D错。 4．光滑的水平面上放有质量分别为m和eq \f(1,2)m的两木块，下方木块与一劲度系数为k的弹簧相连，弹簧的另一端固定在墙上，如图所示。已知两木块之间的最大静摩擦力为f，为使这两个木块组成的系统能象一个整体一样地振动，系统的最大振幅为 A．eq \f(f,k)　　　B．eq \f(2f,k)　　 C．eq \f(3f,k)　　 D．eq \f(4f,k) 【答案】C 【解析】f＝0.5ma，kA＝1.5ma，由上两式解得A＝eq \f(3f,k)。 5．关于简谐振动，以下说法中正确的是 A．回复力总指向平衡位置 B．加速度、速度方向永远一致 C．在平衡位置加速度、速度均达到最大值 D．在平衡位置动能达到最大值，而势能最小 【答案】AD 【解析】回复力是把物体拉回到平衡位置的力，A对；加速度方向始终指向平衡位置，速度方向可能指向平衡位置，也可能远离平衡位置，B错误；平衡位置位移为零，据a＝－eq \f(kx,m)知加速度为零，势能最小，动能最大，速度最大，C错，D对。 6．当一弹簧振子在竖直方向上做简谐运动时，下列说法中正确的是 A．振子在振动过程中，速度相同时，弹簧的长度一定相等，弹性势能相同 B．振子从最低点向平衡位置运动过程中，弹簧弹力始终做负功 C．振子在运动过程中的回复力由弹簧的弹力和振子的重力的合力提供 D．振子在运动过程中，系统的机械能守恒 【答案】CD 【解析】振子在平衡位置两侧往复运动，速度相同的位置可能出现在关于平衡位置对称的两点，这时弹簧长度明显不等，A错；振子由最低点向平衡位置运动的过程中，弹簧对振子施加的力指向平衡位置，应做正功。B错；振子运动中的回复力由弹簧振子所受合力提供且运动中机械能守恒，故C、D对。 7．关于简谐运动的回复力和能量以下说法正确的是 A．简谐运动的回复力可以是恒力 B．加速度与位移方向有时相同，有时相反 C．速度方向与加速度方向有时相同，有时相反D．加速度方向总是与位移方向相反 E．在最大位移处它的机械能最大 F．从平衡位置到最大位移处它的机械能减小 G．做简谐运动的物体动能和势能相互转化，振动的总能量保持不变。 【答案】CDG 【解析】由F＝－kx可知回复力为变力，A错，a＝eq \f(F,m)＝－eq \f(kx,m)，可知a与位移方向相反，B错，D对，由往复运动及加速度方向始终应指向平衡位置可知C对，简谐运动中机械能守恒，E、F错，G对，选CDG。 8．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】位移x是相对平衡位置的位移；F＝－kx中的负号表示回复力总是与振动物体的位移方向相反。 9．一