2.3 简谐运动的回复力和能量 同步练 -2025-2026学年高二上学期物理人教版选择性必修第一册

高中物理人教版选择性必修第一册 第二章《机械振动》 2.3 简谐运动的回复力和能量 同步练 训练时间： 60分钟 试卷分值：100分 姓名： 班级： 考号： 成绩： 1、 单项选择题（共计5题，每小题6分，共计30分） 1.A 解析　速度方向即振子运动方向，则B→O位移向左为负，速度向右为正，A正确； O→C位移向右为正，速度向右为正，B错误； C→O位移向右为正，速度向左为负，C错误； O→B位移向左为负，速度向左为负，D错误。 2.B 解析　由题图可知，在2～3 s的时间内，振子由负向最大位移处运动至平衡位置，故振子的速度变大，则动能Ek变大，根据机械能守恒可知，势能Ep变小，故选B。 3.C 解析　当弹簧振子在平衡位置时的速度最大，此时的重力势能为零，但是弹簧的弹性势能不为零，故振动系统的势能不为零，A、B错误；因为只有重力和弹簧弹力做功，则弹簧振子的动能、重力势能及弹簧的弹性势能总和保持不变，弹簧振子在平衡位置时动能最大，故振动系统的势能最小，C正确，D错误。 4.B 解析　弹簧振子做简谐运动，弹簧振子的能量不变，不为零，选项A错；在0.2 s时位移最大，弹簧振子具有最大势能，选项B对；弹簧振子的能量不变，在0.35 s时弹簧振子的能量与其他时刻相同，选项C错；在0.4 s时振子的位移最大，动能为零，选项D错。 5.A 解析　小球在平衡位置时动能最大，势能最小，A正确；小球在A、B位置时，动能最小，整个振动过程中，总能量不变，B、D错误；小球靠近平衡位置时，回复力做正功，远离平衡位置时，回复力做负功，C错误。 2、 多项选择题（共计3题，每小题6分，选对但不全得3分，错选不得分，共计18分） 6.AB 解析　回复力是做简谐运动的物体所受到的指向平衡位置的力，由F＝－kx可知，回复力是变力，A、B正确；回复力的方向总是指向平衡位置，跟物体离开平衡位置的位移方向相反，可能跟物体的速度方向相反，也可能跟物体的速度方向相同，C、D错误。 7.　AB 解析　由题图可知，质点0时刻开始是从平衡位置沿x轴正方向运动的，A正确；2 s末质点回到平衡位置，速度最大，方向沿x轴的负方向，B正确；3 s末质点到达负的最大位移处，加速度最大，沿x轴正方向，C错误；质点在4 s内完成一次全振动，路程是4A，即8 cm，D错误。 8.ABC 解析　由题图可知t1、t2时刻小球的加速度大小相等，方向相反，A正确；在t1～t2时间内回复力先减小后增大，所以小球的加速度先减小后增大，B正确；在t1～t2时间内，小球的速度先增大后减小，所以动能先增大后减小，C正确；简谐运动的机械能守恒，D错误。 三、填空题（共计1题，共计20分） 9.答案 A A→O O O→B B x 向左、最大 向左减小 0 向右增大 向右、最大 v 0 向右增大 向右最大 向右减小 0 F(a) 向右、最大 向右减小 0 向左增大 向左、最大 动能 0 增大 最大 减小 0 弹性势能 最大 减小 0 增大 最大 四、解答题（共计2题，共计16分） 10.　(1)振子的动能先增大后减小　弹簧的弹性势能先减小后增大　振动系统的总机械能保持不变 (2)振子回到平衡位置的动能增大　振动系统的机械能增大　振动系统的机械能与弹簧的劲度系数和振幅有关 (3)实际的振动系统，系统的能量逐渐减小　理想化的弹簧振动系统，能量不损失。 11.答案　(1)O点　2 m/s (2)10 cm，方向由O指向A (3)40 m/s2，方向由B指向O 解析　(1)由简谐运动的特点知，振子在平衡位置O点速度最大，由于弹簧振子在运动过程中系统机械能守恒，由题意知，外力做功增加了系统的弹性势能，振子从A向O运动的过程中，该势能全部转化为振子的动能，即W＝mv2 解得v＝＝ m/s＝2 m/s。 (2)振子在A点的位移大小为x＝10 cm，方向由O指向A。 (3)由于振动的振幅为10 cm，故在B点的位移大小是10 cm，即弹簧压缩了10 cm 此时回复力的大小F＝kx＝200×0.1 N＝20 N 即振子所受到的合外力大小为20 N 由牛顿第二定律得 a＝＝ m/s2＝40 m/s2 方向由B指向O。 学科网（北京）股份有限公司 $ 高中物理人教版选择性必修第一册 第二章《机械振动》 2.3 简谐运动的回复力和能量 同步练 训练时间： 60分钟 试卷分值：100分 姓名： 班级： 考号： 成绩： 1、 单项选择题（共计5题，每小题6分，共计30分） 1.如图所示为一弹簧振子，O为平衡位置，以向右为正方向，则振子在B、C之间振动时(　　) A．B→O位移为负、速度为正 B．O→C位移为负、速度为负 C．C→O位移为负、速度为正 D．O→B位移为正、速度为负 2.弹簧振子的振动图像如图所示。在2～3 s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均变大 D．Ek、Ep均变小 3.如图所示，由轻质弹簧下面悬挂一物块组成一个沿竖直方向振动的弹簧振子，弹簧的上端固定于天花板上，当物块处于静止状态时，取它的重力势能为零，现将物块向下拉一小段距离后放手，此后弹簧振子在平衡位置附近上下做简谐运动，不计空气阻力，则(　　) A.弹簧振子速度最大时，物块的重力势能与弹簧的弹性势能相等 B.弹簧振子速度最大时，振动系统的势能为零 C.弹簧振子经平衡位置时，振动系统的势能最小 D.弹簧振子在振动过程中，振动系统的机械能不守恒 4.如图所示为某个弹簧振子做简谐运动的振动图像，由图像可知(　　) A．在0.1 s时，由于位移为零，所以弹簧振子的能量为零 B．在0.2 s时，弹簧振子具有最大势能 C．在0.35 s时，弹簧振子的能量尚未达到最大值 D．在0.4 s时，振子的动能最大 5.把一个小球套在光滑细杆上，球与轻弹簧相连组成弹簧振子，小球沿杆在水平方向做简谐运动，平衡位置为O，小球在A、B间振动，如图所示。下列结论正确的是(　　) A．小球在O位置时，动能最大，势能最小 B．小球从A经O到B的过程中，回复力一直做正功 C．小球在A、B位置时，动能最大，总能量最大 D．小球在O位置时系统的总能量大于小球在B位置时系统的总能量 2、 多项选择题（共计3题，每小题6分，选对但不全得3分，错选不得分，共计18分） 6.下列关于简谐运动回复力的说法正确的是(　　) A.回复力是使物体回到平衡位置的力 B.回复力一定是变力 C.回复力的方向总是跟物体的速度方向相反的位移方向相同 D..回复力的方向总是跟物体离开平衡位置 7.如图所示是某一质点做简谐运动的图像，下列说法中正确的是(　　) A．质点0时刻开始是从平衡位置沿x轴正方向运动的 B．2 s末速度最大，沿x轴的负方向 C．3 s末加速度最大，沿x轴负方向 D．质点在4 s内的路程是零 8.一个弹簧振子做简谐运动的周期为T，设t1时刻小球不在平衡位置，经过一段时间到t2时刻，小球的速度与t1时刻的速度大小相等、方向相同，(t2－t1)<，如图所示，则(　　) A．t2时刻小球的加速度一定跟t1时刻的加速度大小相等、方向相反 B．在t1～t2时间内，小球的加速度先减小后增大 C．在t1～t2时间内，小球的动能先增大后减小 D．在t1～t2时间内，弹簧振子的机械能先减小后增大 3、 填空题（共计1题，共计20分） 9.小球在A、B间做简谐运动，O为平衡位置，根据简谐运动中各物理量变化的特点，填写表格。 A A→O O O→B B x 向左、最大 向左减小 0 向右增大 向右、最大 v F(a) 动能 弹性势能 四、解答题（共计2题，共计32分） 10.如图所示为水平弹簧振子，振子在A、B之间往复运动。 (1)从A到B的运动过程中，振子的动能如何变化？弹簧弹性势能如何变化？振动系统的总机械能是否变化？ (2)如果使振子振动的振幅增大，振子回到平衡位置的动能是否增大？振动系统的机械能是否增大？振动系统的机械能的大小与什么因素有关？ (3)实际的振动系统有空气阻力和摩擦阻力，能量是否损失？理想化的弹簧振动系统，忽略空气阻力和摩擦阻力，能量是否损失？ 11.如图所示，一个轻弹簧与一个质量为m＝0.5 kg 的小球所构成的弹簧振子穿在光滑水平金属杆上，已知该弹簧的劲度系数k＝200 N/m，O点是弹簧振子静止时的位置，今将振子缓慢向右拉10 cm到A点，此时外力对弹簧振子做功为1 J，然后由静止释放，则它在A、B之间运动，不计其他阻力，求： (1)振子在哪点的速度最大？最大速度为多少？ (2)振子在A点的位移； (3)振子在B点的加速度。 学科网（北京）股份有限公司 $