第二章 第3节 简谐运动的回复力和能量-2021-2022学年新教材高中物理选择性必修第一册【重难点手册】人教版

知加速度大小一定相等,但弹簧的状态不相 (3)位移表达式为x=12.5sin(2xt)cm.振动图像如 图(b)所示 同,则长度不相等,故D错误.故选C. 7.D[从=0时刻起,当甲第一次到达右方最大位移处 时,由题图知在t=1.5s时刻,此时乙的位移为正,即 在平衡位置的右方;根据xt图像的斜率表示速度,可 知在t=1.5s时刻乙的速度为负,方向向左,故选D.] 第10题图 8.B[由题图读出质点振动的周期T=4s,则频率∫ 第3节简谐运动的回复力和能量 =0.25H,A错误:质点做简谐运动,在一个周期内 学业质量测 通过的路程是4A,t=10s=2.5T,所以在10s内质点 ABD[根据简谐运动的定义可知,物体做简谐运动 经过的路程是s=2.5×4A=10×2cm=20cm,B正 时,受到的回复力为F=-kx,不可能是恒力,故A正 确;在第4s末,质点经过平衡位置,速度最大,C错误; 确;质点的回复力方向总是指向平衡位置,与位移方向 由题图知,在t=1s和t=3s两时刻,质点的位移大小 相反,根据牛顿第二定律,加速度的方向与合外力的方 相等、方向相反,D错误. 向相同,所以做简谐运动的物体的加速度方向与位移 9C[由题图可知该振动的振幅为12cm=0.12m,周 方向总是相反,故B正确;物体做简谐运动时,受到的 回复力为F=—kx,k是弹簧的劲度系数,x是弹簧的 期为1.6s所以 1.25rrad/s,结合振动图像 形变量的长度,不是弹簧的长度,故C错误;做简谐振 可知该振动方程为x=0.12im(.2x)xm,在=动的物体的振幅不变,总能量不变,即做简谐运动的 0.6s时,振子的位移x1=0.12sin(1.25x×0.6)m= 物体动能和势能相互转化,振动的总能量保持不变,故 6√2cm,A错误;由振动图像可知,=0.2s时振子从D正确. 平衡位置向右运动,=1.0s时振子从平衡位置向左2.BD[当物体运动至O点时,由动能定理得E一mg 运动,速度方向不同,B错误:=1.2s时,振子到达A×0.1=1m,可知物体运动至O点的速度不为0,将 处,振子的加速度大小为a=Aa2 Sin ol=0.12× 继续向右压缩弹簧,由能量守恒可得E=Pmgx+E 3ms,此时加速度方向右,C正确:=10到因E>0,所以解得x125m,故A错误,B正确:当 物体向右运动至O点过程中,弹簧的弹力向右,由牛顿 t=1.2s的时间内振子向最大位移处运动,速度减小 第二定律可知,kx-pmg=ma(x为弹簧的伸长量),当 加速度增大,t=1.2s到t=1.4s时间内振子从最大位 a=0时,物体速度最大,此时kx=pmg,弹簧仍处于伸 移向平衡位置运动则速度增大,加速度减小,D错误. 长状态,故C错误;物体到达最右端时,动能为0,但弹 故选C. 簧有弹性势能,故系统的机械能不为θ,D正确.J 10.(1)弹簧振子简谐运动示意图如图(a)所示,由对称性 3.B[在t时刻,振子的位移最大,振子处于最大位移 可得由B→P所用时间t=0.1s,由P到与关于O对 处,动能最小,所受的弹力最大,故A错误;在t时刻, 称的P所用时间为t2=0.3s,P到C所用时间t3= 振子的位移为0,动能最大,所受的弹力最小,故B正 0.1s,即T=0.5×2s=1.0s. 确;在3时刻,振子的位移最大,振子处于最大位移处, 动能最小,所受的弹力最大,故C错误;在t时刻,振子 的位移为0,动能最大,所受的弹力最小,故D错误.] (2)若BC之间距离为25cm,则振幅A=×25cm4D[如图,系统机械能守恒,动能、重力势能、弹性势能 总量不变,振动过程中重力势能一直变化,弹簧的弹性 12.5cm,振子4.0S内通过的路程=T×4 势能和物体动能的总和一直变化,故A错误;根据振动 5cm=200cm. 的对称性,最低点与最高点关于平衡位置对称,最低点 时弹簧形变量为2A,弹力为2kA,弹力与重力合力为 ,回复力做的功一定为0,则A选项正确,B选项错 k·2A-mg=mg,方向向上,加速度为g,向上,故B错误;但由于速度反向(初位置在最大位移处时速度均为 误;最低点时弹簧形变量为2A,弹力为2kA=2mg,故0),所以在半个周期内速度变化量的大小为初速度大 C错误;振动最低点,弹簧的弹性势能最大,系统机械小的两倍,因此在半个周期内速度变化量大小应为0 能守恒,重力势能转化为弹性势能,E=2mgA,故D到20之间的某个值,则C选项错误D选项正确 正确. 9B[剪断细线前,两弹簧的伸长量相同,离开平衡位置 的最大距离相同,振幅一定相同,A错误;由E 2mx后,两弹簧的伸长量相同,弹性势能相同,则两物 块的最大动能相同,甲的质量小于乙的质量,则甲的最 平衡位置6kA-mk 大速度大于