课时作业(8)简谐运动的回复力及能量（Word练习）-【优化指导】2022-2023学年新教材高中物理选择性必修第一册（教科版2019）

课时作业(8)　简谐运动的回复力及能量 1．在简谐运动中，振子每次经过同一位置时，描述振动的物理量总是相同的是(　　) A．速度、加速度、动量和动能 B．加速度、动能、回复力和位移 C．加速度、动量、动能和位移 D．位移、动能、动量和回复力 B　[振子每次经过同一位置时，其加速度、动能、回复力和位移总相同，故选B.] 2．一个质点做简谐运动的图像如图所示，在t1和t2这两个时刻，质点的(　　) A．加速度相同　　　　　 B．速度相同 C．回复力相同 D．位移相同 B　[在t1和t2时刻，质点的加速度、回复力和位移大小相等、方向相反，而速度的大小和方向相同，故选B.] 3．(多选)如图甲所示的弹簧振子(以O点为平衡位置在B、C间振动)，取水平向右的方向为振子离开平衡位置的位移的正方向，得到如图乙所示的振动曲线．由曲线所给的信息可知，下列说法正确的是(　　) 　　　 甲　　　　　　　　　　乙 A．t＝0时，振子处在B位置 B．t＝4 s时，振子的位移为10 cm C．t＝2.5 s时，振子的位移为5 cm D．若振子的质量为0.5 kg，弹簧的劲度系数为20 N/cm，则振子的最大加速度大小为400 m/s2 AD　[由振动图像可知t＝0时，振子位于负向最大位移处，说明振子处于B位置，故A正确；由图乙可看出，t＝4 s时振子对平衡位置的位移为－10 cm，故B错误；由于振子做的是变加速直线运动，不是匀速直线运动，所以t＝2.5 s时振子相对平衡位置的位移一定不为5 cm，故C错误；k＝20 N/cm＝2 000 N/m，振幅A＝10 cm＝0.1 m，振子的最大加速度在最大位移处，由弹簧受力和牛顿第二定律可得最大加速度的大小am＝＝ m/s2＝400 m/s2，故D正确．] 4．某同学在探究简谐振动的规律时做了如下实验：如图所示，将弹簧的上端与力传感器相连，下端与一小球连接，小球质量为m，静止在O点，现让小球做简谐运动，振幅为A，以O点为坐标原点，竖直向上为正方向，并取小球经过O点向上运动时为计时起点，下列关于小球所受弹力与时间的变化图像正确的是(　　) B　[小球做简谐运动，且从平衡位置处开始计时，则其x­t的关系式为x＝A sin (ωt) 重力和弹力的合力提供回复力，有F－G＝F回 又因为F回＝－kx 故F­t的关系式为F＝－kA sin (ωt)＋mg，故选B.] 5．如图所示，将弹簧振子从平衡位置拉下一段距离Δx，释放后振子在AB间振动．设AB＝20 cm，振子由A到B时间为0.1 s，则下列说法正确的是(　　) A．振子的振幅为20 cm，周期为0.2 s B．振子在A、B两处受到的回复力大小分别为kΔx＋mg与kΔx－mg C．振子在A、B两处受到的回复力大小都是kΔx D．振子完成一次全振动通过的路程是20 cm C　[AB之间距离为20 cm，所以振幅为10 cm，选项A错误；由F＝－kx可知，在A、B两处回复力大小都为kΔx，选项B错误，选项C正确；完成一次全振动振子通过的路程为40 cm，选项D错误．] 6．一个在x轴方向上做简谐运动的物体，其振动图像如图所示．下列关于图(1)～(4)的判断正确的是(　　) A.图(1)可作为该物体的速度—时间图像 B．图(2)可作为该物体的回复力—时间图像 C．图(3)可作为该物体的回复力—时间图像 D．图(4)可作为该物体的加速度—时间图像 C　[因为F＝－kx＝ma，所以a＝－，故图(3)可作为F­t、a­t图像；而x­t图像的斜率表示速度，且v随x增大而减小，故图(2)可作为v­t图像，故选项C正确．] 7．做简谐运动的弹簧振子质量为0.2 kg，当它运动到平衡位置左侧20 cm时受到的回复力大小是4 N；当它运动到平衡位置右侧40 cm时，它的加速度为(　　) A．20 m/s2，向右　　　　　 B．20 m/s2，向左 C．40 m/s2，向右 D．40 m/s2，向左 D　[由回复力和位移的大小关系F＝kx可知，当x1＝20 cm时，F1＝4 N，故当x2＝40 cm时，F2＝8 N，a＝＝40 m/s2，方向指向平衡位置，即方向向左，D正确．] 8．甲、乙两弹簧振子的弹簧劲度系数相等，且均沿水平方向振动，其振动图像如图所示，则它们振动的机械能大小关系是E甲________(选填“>”“＝”或“<”)E乙；振动频率的大小关系是f甲______(选填“>”“＝”或“<”)f乙；在0～4 s内，甲的加速度为正向最大的时刻是__________，乙的加速度为正向最大的时刻是______________． 解析　甲、乙两弹簧振子的弹簧劲度系数相等，且均沿水平方向振动，振动的机械能是由振幅决定的，由题图可知A甲＝1