课堂小练（9） 简谐运动的回复力和能量-【赢在微点】轻松课堂2023-2024学年新教材高中物理选择性必修1（人教版2019）

课堂小练(九)　简谐运动的回复力和能量 　 基本素养练 1.一个做简谐运动的物体,当每次振动系统的势能相同时,下列说法正确的是 (　　) A.物体的动能相同 B.物体的位移相同 C.物体的加速度相同 D.物体的速度相同 解析　做简谐运动的物体,系统机械能守恒,当系统的势能相同时,物体的动能一定相同,A项正确;当系统的势能相同时,物体的位移大小相同,但方向可能相同,也可能相反,同理加速度及速度的方向可能相同,也可能相反,B、C、D三项错误。 答案　A 2.(多选)关于简谐运动的回复力公式F=-kx的理解,下列说法正确的是 (　　) 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.回复力随位移的增大而增大 解析　简谐运动的回复力公式F=-kx中,k是比例系数,不一定表示弹簧的劲度系数,A项错误;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,B项错误;位移x是相对平衡位置的位移,C项正确;简谐运动中,回复力随振动物体位移的增大而增大,D项正确。 答案　CD 3.如图所示为弹簧振子的振动图像,根据此振动图像不能确定的物理量是 (　　) A.周期 B.振幅 C.频率 D.最大回复力 解析　由题图可知,弹簧振子的周期为T=2 s,则频率为f==0.5 Hz,振幅A=3 cm,A、B、C能确定,不符合题意;弹簧振子的回复力为F=-kx,由于k未知,无法确定,D项正确。 答案　D 4.光滑的水平面上叠放着质量分别为1 kg和0.5 kg 的两木块M、N,木块M与一劲度系数为100 N/m的水平轻弹簧相连,弹簧的另一端固定在墙上,如图所示。已知两木块间的动摩擦因数为0.3,认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力,要使这两个木块一起振动(不发生相对滑动),取重力加速度大小g=10 m/s2,弹簧始终在弹性限度内,则振动的最大振幅为 (　　) A.1.5 cm B.3 cm C.4.5 cm D.9 cm 解析　对整体,最大振幅时有kA=(mN+mM)a,隔离分析,当最大振幅时,两木块间的摩擦力达到最大静摩擦力,则有Ff= μmNg =mNa联立解得A=4.5 cm故C项正确,A、B、D三项错误。 答案　C 5.(多选)如图所示是某一质点做简谐运动的图像,下列说法正确的是 (　　) A.在第1 s内,质点速度逐渐增大 B.在第2 s内,质点速度逐渐增大 C.在第3 s内,动能转化为势能 D.在第4 s内,动能转化为势能 解析　质点在第1 s内,由平衡位置向正向最大位移处运动,做减速运动,A项错误;在第2 s内,质点由正向最大位移处向平衡位置运动,做加速运动,B项正确;在第3 s内,质点由平衡位置向负向最大位移处运动,速度减小,动能转化为势能,C项正确;在第4 s内,质点由负向最大位移处向平衡位置运动,速度增大,势能转化为动能,D项错误。 答案　BC 6.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,方向向右 B.20 m/s2,方向向左 C.40 m/s2,方向向右 D.40 m/s2,方向向左 解析　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,因此方向向左,D项正确。 答案　D 7.(多选)如图所示为一质点做简谐运动的振动图像,则关于该质点的下列说法正确的是 (　　) A.在0~0.01 s内,速度与加速度同向 B.在0.01~0.02 s内,速度与回复力同向 C.在0.025 s时,速度为正,加速度为正 D.在0.04 s时,速度最大,回复力为零 解析　F、a与x的方向始终相反,所以由x的正负就能确定F、a的正负;在x-t图像上,图线各点切线的斜率表示该点对应时刻的速度,由斜率的正负又可确定速度的方向。由此可知在0~0.01 s内,速度为负,位移为正,加速度为负,A项正确;在0.01~0.02 s内,速度为负,位移为负,回复力为正,B项错误;在0.025 s时,速度为正,位移为负,加速度为正,C项正确;在0.04 s时,位移为正向最大,回复力为负向最大,速度为零,D项错误。 答案　AC 8.一弹簧振子做简谐运动,它所受的回复力F随时间t变化的图像为正弦曲线,如图所示,下列说法正确的是 (　　) A.在t从0到2 s时间内,弹簧振子做加速运动 B.在t从0到4 s时间内,t=2 s时刻弹簧振子所受回复力做功的功率最大 C.在t1=3 s和t2=5 s时,弹簧振子的速度大小相等,方向相反 D.在t2=5 s和t3=7 s时,弹簧振子的位移大小相等,方向