2.3 简谐运动的回复力和能量(分层作业)物理人教版选择性必修第一册
2026-06-05
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2份
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资源信息
| 学段 | 高中 |
| 学科 | 物理 |
| 教材版本 | 高中物理人教版选择性必修 第一册 |
| 年级 | 高二 |
| 章节 | 3. 简谐运动的回复力和能量 |
| 类型 | 作业-同步练 |
| 知识点 | 简谐运动 |
| 使用场景 | 同步教学-新授课 |
| 学年 | 2026-2027 |
| 地区(省份) | 全国 |
| 地区(市) | - |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 2.27 MB |
| 发布时间 | 2026-06-05 |
| 更新时间 | 2026-06-05 |
| 作者 | 解题起点—学有法 |
| 品牌系列 | 上好课·上好课 |
| 审核时间 | 2026-06-05 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/58208916.html |
| 价格 | 4.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
|---|
摘要:
**基本信息**
分层递进式同步练习,通过基础巩固、重难突破、高考衔接三层设计,实现从单一知识点到综合应用的知识巩固路径,培养物理观念与科学思维。
**分层设计**
|层次|知识覆盖|设计特色|
|----|----------|----------|
|攻核心·技能提升|回复力、能量、物理量变化规律等单一知识点|基础选择/填空(如回复力公式F=-kx辨析),强化物理观念|
|拓思维·重难突破|综合应用与证明(简谐运动证明、多物体系统)|计算题/证明题(如弹簧振子多过程分析),提升科学推理能力|
|链高考·精准破局|高考真题情境与综合能力|高考真题(如2023上海卷简谐运动判断),对接高考要求|
内容正文:
2.3简谐运动的回复力和能量
目录
【攻核心·技能提升】 1
一、简谐运动的回复力 1
二、简谐运动的能量 5
三、简谐运动中各物理量的变化规律 11
【拓思维·重难突破】 16
【链高考·精准破局】 19
一、简谐运动的回复力
1.在光滑水平面上自由振动的弹簧振子,振子受力情况叙述正确的是( )
A.振子受到的回复力是恒力
B.振子受重力、支持力、弹簧弹力和回复力
C.振子受到的回复力的大小与物体离开平衡位置的位移大小成正比
D.振子受到的回复力的方向总是跟物体离开平衡位置的位移方向相同
【答案】C
【详解】AB.回复力是效果力,振子不受回复力,振子只受重力、支持力、弹簧弹力,故AB错误;
CD.根据
可知,振子受到的回复力的大小与物体离开平衡位置的位移大小成正比,方向总是跟物体离开平衡位置的位移方向相反,故C正确,D错误。
故选C。
2.如图,倾角为的光滑斜面上,可看作轻质的弹簧一端固定,另一端连着一个质量的小球,静止在斜面上,此时弹簧伸长。现将小球在弹簧弹性限度内沿斜面又下拉一小段距离,然后松手(不计空气阻力),小球将作简谐运动。则( )
A.弹簧劲度系数为
B.松手时回复力为
C.松手时回复力为
D.若增大振幅,周期变短
【答案】C
【详解】A.根据受力平衡可得
可得弹簧劲度系数为
故A错误;
BC.松手时回复力为
故B错误,C正确;
D.周期与振幅无关,若增大振幅,周期不变,故D错误。
故选C。
3.如图所示,劲度系数的轻弹簧上端固定在天花板上,下端挂着质量的小球M,M的下端用细线连接质量的小球N。现剪断细线,M沿竖直方向振动,重力加速度g取,则M的最大回复力F及其振动的振幅A分别为( )
A., B.,
C., D.,
【答案】A
【详解】系统静止时弹簧的弹力
剪断细线,M由静止向上运动,最大回复力
M运动的平衡位置时,有
振动的振幅
故选A。
4.如图所示,弹簧振子B上放一个物块A,在A与B一起做简谐运动的过程中,下列关于A受力的说法中正确的是( )
A.物块A受重力、支持力及B对它施加的大小和方向都随时间变化的摩擦力
B.物块A受重力、支持力及弹簧对它施加的大小和方向都随时间变化的弹力
C.物块A受重力、支持力及B对它施加的恒定的摩擦力
D.物块A受重力、支持力及弹簧对它施加的恒定的弹力
【答案】A
【详解】物块A受到重力、支持力和摩擦力的作用,重力和支持力二力平衡,摩擦力提供A做简谐运动所需的回复力,由知,摩擦力大小和方向都随时间变化。
故选A。
5.(多选)关于回复力公式F=-kx,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.有的振动的回复力不遵从该公式
【答案】CD
【详解】A.表示简谐运动系统回复力与位移的比例系数,不一定是弹簧的劲度系数,故A错误;
B.式中的负号表示回复力的方向总与位移方向相反,故B错误;
C.位移 是相对平衡位置的位移,故C正确;
D.该公式仅适用于简谐运动,有的振动(如阻尼振动、受迫振动或非线性振动)的回复力不遵从该公式,故D正确。
故选CD。
6.(多选)对于简谐运动的下列说法,其中正确的是( )
A.做简谐运动的物体,它经过平衡位置时所受的合外力一定为零
B.做简谐运动的物体,它在运动中所受的合力就是回复力
C.做简谐运动的物体,其回复力的大小一定与其位移大小成正比
D.做简谐运动的物体,当其速度正在变大时,其加速度一定在变小
【答案】CD
【详解】AB.回复力是简谐振动物体受到的指向平衡位置的力,是效果力,所以物体回到平衡位置时,是指向平衡位置的合力为零,但其它方向合力不一定为零,所以合外力不一定为零,更不能认为合力就是回复力,故AB错误;
C.根据简谐振动回复力的特点可知,回复力大小一定与位移大小成正比,故C正确;
D.做简谐运动的物体,当其速度正在变大时,说明物体正在向平衡位置运动,则它相对于平衡位置的位移在减小,根据回复力特点,回复力大小与位移大小成正比,结合牛顿第二定律可得,加速度也会变小,故D正确。
故选CD。
7.如图所示,质量分别为mP=0.2kg和mQ=0.1kg可视为质点的小球P和Q用细线相连,P与一端固定的劲度系数k=50N/m的轻弹簧连接,系统静止在倾角为θ=30°的光滑斜面上。不计空气阻力,重力加速度g取10m/s2,剪断细线。
(1)试证明剪断细线后球P的运动是简谐运动;
(2)求P的振幅A及其在最高点受到弹簧的弹力大小。
【答案】(1)见解析
(2),
【详解】(1)设球P在平衡位置时,弹簧的伸长量为x0,有
剪断细线后,设P离开平衡位置的位移为x,取沿斜面向下为正方向,则
弹簧的拉力
球P沿斜面方向受到的合力
所以球P的运动是简谐运动
(2)球P在平衡位置时,弹簧的伸长量
代入数据得
剪断细线时,弹簧的伸长量为x1,有
代入数据得
P的振幅
P在最高点弹簧的形变量
则弹簧被压缩1cm,所以球P所受弹力
8.如图所示,倾角为的斜面体(斜面光滑且足够长)固定在水平地面上,斜面顶端与劲度系数为k、自然长度为L的轻质弹簧相连,弹簧的另一端连接着质量为m的物块。压缩弹簧使其长度为时将物块由静止开始释放(物块做简谐运动),重力加速度为g。
(1)选物块的平衡位置为坐标原点,沿斜面向下为正方向建立坐标系,用x表示物块相对于平衡位置的位移,证明物块做简谐运动;
(2)选物块的平衡位置为坐标原点,沿斜面向下为正方向建立坐标系,求物块处于正向最大位移时回复力的大小。
【答案】(1)见解析
(2)
【详解】(1)物块平衡时,对物块受力分析,根据平衡条件,则有
解得
物块到达平衡位置下方x位置时,弹力为
故合力为
故物块做简谐运动。
(2)故物块处于正向最大位移处时弹簧的形变量为
则物块处于正向最大位移处时的回复力大小
二、简谐运动的能量
9.水平桌面上的弹簧振子经过平衡位置时( )
A.动能为零,势能最大 B.动能为零,势能为零
C.动能最大,势能为零 D.动能最大,势能最大
【答案】C
【详解】弹簧振子在水平方向振动时,系统满足机械能守恒;在平衡位置,弹簧形变量为零,弹性势能为零,此时振子的动能最大。
故选C。
10.如图所示,弹簧下面挂一质量为m的物体,物体在竖直方向上做振幅为A的简谐运动,当物体振动到最高点时,弹簧正好处于原长,弹簧在弹性限度内,则物体在振动过程中( )
A.物体在最低点时的加速度大小应为2g
B.弹簧的弹性势能和物体动能总和不变
C.弹簧的最大弹性势能等于2mgA
D.物体在最低点时所受弹簧的弹力大小应为mg
【答案】C
【详解】A.当物体振动到最高点时,弹簧正好为原长,物体只受重力,加速度为g,方向竖直向下;根据简谐运动的对称性可知,物体在最低点时的加速度大小也为g,方向竖直向上,故A错误;
B.由能量守恒知,弹簧的弹性势能和物体的动能、重力势能三者的总和不变,故B错误;
C.从最高点到最低点,动能变化为0,重力势能减小,则弹性势能增加,而初位置弹性势能为0,则在最低点弹性势能最大,大小为,故C正确;
D.物体在最低点时,由牛顿第二定律知
解得弹力大小
故D错误。
故选C。
11.某弹簧振子在光滑的斜面上做简谐振动,其动能与弹性势能随时间变化的图像如图所示,已知轻质弹簧的质量为,弹簧振子的周期公式为,由图像的特点分析下列说法正确的是( )
A.此弹簧振子不是从弹簧处于原长开始计时
B.弹性势能的变化周期与动能的变化周期相等
C.时刻重力势能最小
D.弹簧的劲度系数为
【答案】C
【详解】A.计时开始即0时刻,弹性势能为0,弹簧处于原长,则此弹簧振子是从弹簧处于原长开始计时,故A错误;
B.弹性势能的变化周期是动能的变化周期的2倍,故B错误;
C.由图像可知,时刻,弹簧振子的动能最小,弹性势能最大,处于最低点,则重力势能最小,故C正确;
D.弹簧振子的周期
结合,解得,故D错误。
故选C。
12.如图所示,光滑斜面上的轻弹簧一端固定,另一端与小球相连。弹簧处于原长时小球位于O点(O在A、B之间)。现用外力将小球沿斜面从O点缓慢推至A点,推力做功W。撤去推力,小球从A点出发经O点到达B点时速度为零,则此过程中,小球( )
A.在O点时的动能最大 B.在O点时的动能一定大于W
C.在A点时,弹簧的弹性势能可能大于W D.在B点时,弹簧的弹性势能一定大于W
【答案】D
【详解】A.小球位于平衡位置时合外力为零,速度最大,动能最大,依题意如图所示,平衡位置应该在O点下方,故A错误;
B.小球从O点出发再次回到O点时,弹力和重力均不做功,由动能定理可知,小球在O点时的动能等于W,故B错误;
C.小球从O到A的过程中,推力做的功等于弹簧和小球系统机械能的增加量,故在A点时,弹簧弹性势能小于W,故C错误;
D.由O到A再到B的过程中,由动能定理有
以O点所在水平面为参考平面,由功能关系有,
解得
故在B点时,弹簧的弹性势能一定大于W,故D正确。
故选D。
13.如图所示,与地面夹角为的光滑斜面顶端固定一垂直斜面的挡板,劲度系数为的轻弹簧一端固定一个质量为的小球,另一端固定在挡板上。当弹簧处于原长时静止释放小球,整个运动过程中,弹簧始终在弹性限度内,不计空气阻力,已知重力加速度为。则( )
A.小球在最低点时受到的弹力大小为
B.运动过程中小球的最大动能为
C.运动过程中弹簧的最大弹性势能为
D.若小球释放时弹簧处于压缩状态,则小球从释放点运动到最低点的时间将变长
【答案】C
【详解】A.可以判断倾斜弹簧振子做的是简谐运动,小球在原长位置有
在最低点时,受力分析可得
联立可得最低点弹力
故A错误;
B.在平衡位置处回复力为零,小球的动能最大,从原长到平衡位置处,小球的位移为
减小的重力势能为
增加的弹性势能
根据机械能守恒,动能
故B错误;
C.根据简谐运动规律,物体在最低点时弹簧伸长量为,物体从最高点运动到最低点,由动能定理可得
又
联立可得
故C正确;
D.根据简谐运动规律可知,简谐运动的周期与振幅无关,当释放位置发生变化时,运动到最低点的时间即半个周期不变,故D错误。
故选C。
14.如图所示,一木箱固定在水平地面上,木箱顶端固定一轻质弹簧,弹簧下端悬挂一重物.将重物竖直下拉一段距离后放手,重物到达最高点时弹簧恰好处于原长.已知重物运动过程中未触及木箱底部,弹簧的最大弹性势能为(,为弹簧的劲度系数,为弹簧的形变量),弹簧始终处在弹性限度内,重力加速度为,不计空气阻力,则重物的最大动能为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【详解】分析可知,重物做简谐运动,设弹簧的劲度系数为,重物的质量为,在平衡位置时有
重物到达最高点时弹簧恰好处于原长,则振幅
根据对称性可知,重物处于最低点时,弹簧的弹性势能最大,有
当重物处于平衡位置时,动能最大,从最低点到平衡位置,根据能量守恒定律有
联立解得
故选B。
15.(多选)如图为某水平弹簧振子中的小球做简谐运动的振动图像。下列说法正确的是( )
A.t=1s时,弹簧振子的弹性势能最大
B.t=2s时,小球的加速度最大
C.1~2s的过程中,小球的速度与加速度方向相同
D.t=2.5s时和t=3.5s时,小球的位移相同
【答案】ACD
【详解】A.t=1s时,弹簧振子处在位移最大处,弹簧的形变量最大,弹性势能最大,故A正确;
B.t=2s时,小球处在平衡位置,小球的速度最大,加速度为零,故B错误;
C.1~2s的过程中,小球回到平衡位置,速度方向沿y轴负方向,此过程中,弹簧由伸长状态回到原长,弹力方向沿y轴负方向,加速度沿y轴负方向,速度与加速度方向相同,故C正确;
D.根据弹簧振子运动的对称性,如图所示,t=2.5s时和t=3.5s时,小球的位移相同,故D正确。
故选ACD。
16.(多选)一弹簧振子中的小球做简谐运动的x-t关系为。下列说法正确的是( )
A.振幅是矢量,小球的振幅是3cm
B.t=0时刻,小球的动能最小
C.时刻,小球受到的回复力最大,位移负方向最大
D.时刻,弹簧的弹性势能最小,小球的动能最大
【答案】BC
【详解】A.振幅是标量,根据小球做简谐运动的x-t关系,可知振幅为3cm,故A错误;
B.t=0时刻,代入解得此时位移为,为正方向位移最大,速度为零,动能最小,故B正确;
CD.时刻,代入解得此时位移为,位移负方向最大,速度为零,动能最小,弹性势能最大,根据可知此时小球受到的回复力最大。
故C正确,D错误。
故选BC。
17.(多选)如图所示,轻质弹簧左端固定,右端与物块A栓接,物块B叠放在A上。弹簧原长时,将A、B由静止释放,一起沿固定的光滑斜面运动到最低点时将B取下,A沿斜面上滑至最高点,则该过程中( )
A.A下滑和上滑的最大动能一定相同
B.B下滑过程中机械能一直减少
C.A下滑减少的重力势能大于上滑增加的重力势能
D.下滑增加的弹性势能大于上滑减少的弹性势能
【答案】BD
【详解】A.若A、B能上滑,从最低点到平衡位置和A单独到该位置时有,
显然A下滑和上滑的最大动能一定不相同,故A错误;
B.A、B一起沿固定的光滑斜面运动到最低点,则两物体加速度相同,则AB间作用力对B做负功,B的机械能一直减少,故B正确;
C.最低点时将B取下,此时弹力不变,则A的加速度变大,根据对称性可知,A到达的最大高度比释放时的高度更大,A下滑减少的重力势能小于上滑增加的重力势能,故C错误;
D.由能量守恒定律可知,下滑时,A、B总质量大,弹簧形变量大,弹性势能大,上滑时只有A运动,弹簧的形变量小于下滑时的最大形变量,因此弹性势能的减少量小于下滑时的增加量,故D正确;
故选BD。
三、简谐运动中各物理量的变化规律
18.如图甲所示,竖直弹簧振子以O点为平衡位置在A、B两点间做简谐运动,图乙为该弹簧振子的振动图像,由图可知下列说法正确的是( )
A.在t=时,弹簧振子恰好运动到O位置
B.在t=与 t=两个时刻, 弹簧振子的速度相同
C.从t=到t=的时间内,弹簧振子的动能持续地减小
D.在t=与t=两个时刻,弹簧振子的加速度相同
【答案】C
【详解】A.t=时,振子的位移为正的最大,但由于没有规定正方向,所以此时振子的位置可能在A位置也可能在B位置,故A错误;
B.t=时速度为正,t=时速度为负,两者方向相反,故B错误;
C.从t=到t=的时间内,位移增加,远离平衡位置,故动能减小,故C正确;
D.在t=与t=两个时刻,位移相反,根据可知,加速度大小相等,方向相反,故D错误。
故选C。
19.用小球和轻弹簧组成弹簧振子,使其沿水平方向振动,振动图像如图所示,下列描述正确的是( )
A.内,小球的速度逐渐减小 B.内,弹簧的弹性势能逐渐减小
C.时,小球的动能达到最大值 D.时,弹簧弹力为正的最大值
【答案】C
【详解】A.由图可知,1~2s内小球的位移减小,说明弹性势能转化为动能即速度增大,故A错误;
B.由图可知,2~3s内小球的位移增大,说明动能转化弹性势能即弹性势能增大,故B错误;
C.由图可知,t=4s时,小球位于平衡位置此时动能最大,故C正确;
D.t=5s时,小球的位移正向最大,则弹簧弹力为负的最大值,故D错误。
故选C。
20.如图(甲)所示,质量不计的弹簧竖直固定在水平面上,时刻,将一金属小球从弹簧正上方某一高度处由静止释放,小球落到弹簧上压缩弹簧到最低点,然后又被弹起离开弹簧,上升到一定高度后再下落,如此反复。通过安装在弹簧下端的压力传感器,测出这一过程弹簧弹力随时间变化的图像如图(乙)( )
A.时刻小球动能最大
B.时刻小球动能最大
C.这段时间内,小球的动能先增大后减小
D.这段时间内,小球增加的重力势能等于弹簧减少的弹性势能
【答案】C
【详解】A.时刻小球小球刚与弹簧接触,与弹簧接触后,弹力先小于重力,小球做加速度运动,当弹力增大到与重力平衡,即加速度减为零时,速度达到最大,动能达到最大,故A错误;
B.时刻,弹力最大,故弹簧的压缩量最大,小球运动到最低点,速度等于零,故B错误;
C.这段时间内,小球处于上升过程,先做加速度不断减小的加速运动,后做加速度不断增大的减速运动,动能先增大后减小,故C正确;
D.段时间内,小球和弹簧系统机械能守恒,故小球增加的动能和重力势能之和等于弹簧减少的弹性势能,故D错误。
故选C。
21.如图所示,弹簧振子在水平方向上两点间做简谐运动,点为小球静止时球心所在的位置,关于振子小球的运动,下列说法正确的是( )
A.从点向点运动,动能逐渐增大 B.从点向点运动,加速度越来越小
C.从点向点运动,位移越来越小 D.从点向点运动,弹性势能逐渐增大
【答案】B
【详解】A.小球从O点向B点运动过程中,做减速运动,速度逐渐减小,动能逐渐减小,故A错误;
B.小球从A点向O点运动过程中,位移逐渐减小,根据可知,回复力逐渐减小,根据可知,加速度逐渐减小,故B正确;
C.小球从O点向A点运动过程中,位移逐渐增大,故C错误;
D.小球从B点向A点运动过程中,弹簧的形变量先减小后增大,则弹性势能先减小后增大,故D错误。
故选B。
22.如图甲所示,一水平弹簧振子以O点为平衡位置,在M、N两点间做简谐运动,以向右为x轴正方向,振子的振动图像如图乙所示,已知时振子的回复力大小为,下列说法正确的是( )
A.时振子的速度最大,加速度最小
B.该弹簧振子的劲度系数为
C.内振子的弹性势能先减小后增大
D.振子在内通过的路程为
【答案】B
【详解】A.时振子位移最大,则速度为零,加速度最大,故A错误;
B.根据胡克定律可知,劲度系数,故B正确;
C.内振子的位移先增大后减小,故弹性势能先增大后减小,故C错误;
D.由图可知周期为2s,则内振子通过的路程为,故D错误。
故选B。
23.某生自制简谐运动轨迹描绘装置如图甲所示,滑块在弹簧作用下水平振动,画笔在匀速移动的纸面绘制轨迹如图乙所示(A、B为最左端位置,C为最右端)。纸张匀速竖直向上移动,若纸速为10.0cm/s,测得AB间距为5.00cm,A、C水平距离为8.00cm,下列说法正确的是( )
A.画笔经过A点时,滑块速度最大 B.简谐运动周期为1.00s
C.振幅为8.00cm D.画笔从A画到C的过程中滑块的加速度先变小再变大
【答案】D
【详解】A.画笔经过A点时,位移最大,速度为零,故A错误;
B.图乙中A、B两点是滑块连续两次到达最左端位置所留下的轨迹,这两点之间的时间间隔为一个周期T,纸张在这段时间内匀速向上移动的距离为AB之间的距离,有
可知简谐运动周期为0.50s,故B错误;
C.A、C水平距离为8.00cm,可知振幅为4.00cm,故C错误;
D.画笔从A画到C的过程中滑块的位移先变小后变大,回复力先变小后变大,可知加速度先变小再变大,故D正确。
故选D。
24.(多选)一振子做简谐运动,在振子远离平衡位置的过程中,振子的( )
A.加速度增大 B.速度增大 C.位移增大 D.回复力减小
【答案】AC
【详解】ACD.在振子远离平衡位置的过程中,弹簧形变量增大,回复力增大,加速度增大,故AC正确,D错误;
B.振子远离平衡位置的过程中,速度与加速度方向相反,速度减小,故B错误。
故选AC。
25.(多选)如图所示,一弹簧振子在A、B间做简谐运动,平衡位置为O,已知振子的质量为M,若振子运动到B处时将一质量为m的物体放到M的上面,且m和M无相对运动而一起运动,下述正确的是( )
A.振辐不变 B.最大势能减小 C.最大动能不变 D.最大速度不变
【答案】AC
【详解】AB.振子运动到B点时速度恰好为0,此时将一质量为m的物体放到M的上面,系统的总能量为此时弹簧储存的弹性势能,由于简谐运动过程中机械能守恒,所以振幅不变,故A正确,B错误;
CD.振子在平衡位置时,速度最大,根据机械能守恒定律得,从最大位移处到平衡位置,弹性势能转化为振子的动能,弹性势能与以前比较未变,所以最大动能不变,由于振子的质量增加,所以最大速度减小,故C正确,D错误。
故选AC。
26.(多选)如图所示,一匀质鱼漂竖直浮在水面上,当鱼漂静止时,水位恰好在O点。用手将鱼漂往下按,使水位到达M点,松手后,鱼漂会上下运动,在M、N两点之间来回移动。不考虑阻力的影响,下列说法正确的是( )
A.鱼漂在水面上下浮沉的运动是匀变速运动
B.水位在O点时,鱼漂的速度最大
C.水位到达M点时,鱼漂具有向上的加速度
D.鱼漂由上往下运动时,速度越来越大
【答案】BC
【详解】A.鱼漂的运动是简谐运动,回复力
加速度
加速度随位移变化,不是匀变速运动,A错误;
B.O点是平衡位置,简谐运动中平衡位置速度最大,水位在O点时鱼漂速度最大,B正确;
C.水位到达M点时,鱼漂浸入水中的体积大于静止时的体积,浮力大于重力,合力向上,加速度向上,C正确;
D.鱼漂由上往下运动时,从N到O速度增大,从O到M速度减小,并非一直变大,D错误;
故选BC。
27.如图所示,质量为m的小球从与轻弹簧上端相距x处静止释放,弹簧的劲度系数为k,重力加速度为g,不计一切阻力,则小球在向下运动的过程中( )
A.最大加速度为g
B.最大加速度小于g
C.最大速度为
D.最大速度为
【答案】D
【详解】AB.小球接触弹簧后,借助简谐运动模型,若小球从弹簧原长处由静止释放,根据简谐运动的对称性可知,小球到达最低点时加速度最大,等于刚释放时的加速度大小g。现小球从轻弹簧上端相距x处静止释放,到达最低点时弹簧的压缩量增大,弹力增大,合力增大,最大加速度增大,则最大加速度大于g,故AB错误;
CD.小球的加速度为零时,速度最大,则有kx0=mg
小球从释放到速度最大处,根据小球和弹簧组成的系统机械能守恒得
mg(x+x0)x0
解得最大速度为v
故C错误,D正确。
故选D。
28.(多选)物理实验室研究物体在弹簧弹力作用下的运动规律。如图甲所示,弹簧竖直放置,下端固定在地面上,当弹簧处于自然长度时,将一盒子无初速度地放在与弹簧上端相连的薄板上,测出物体的速度与弹簧长度l的关系如图乙,图线与横轴交点坐标为已知薄板与弹簧的质量可忽略,盒子的质量为,弹簧一直处在弹性限度内,重力加速度大小为,空气阻力不计,则( )
A.盒子做匀变速直线运动
B.当弹簧长度为时,盒子的加速度大小等于
C.弹簧的劲度系数为
D.盒子的最大速度为
【答案】BCD
【详解】A.盒子在运动过程中受到重力和弹簧的弹力,弹簧的弹力不断变化,其合力不断变化,加速度不断变化,所以盒子做的是非匀变速直线运动,故A错误;
BCD.根据题意可知,将一盒子无初速度地放在与弹簧上端相连的薄板上,盒子将做简谐运动,开始弹簧处于自然长度,弹簧的弹力为0,只受重力,则盒子的加速度大小等于,之后盒子开始压缩弹簧,盒子速度先增大,当弹力等于重力时,盒子的速度最大,之后开始减速,运动到最低点时,速度为0,弹簧长度最短,结合图像可知,弹簧原长为,当弹簧长度为时,盒子运动到最低点,由对称性可知,此时盒子的加速度大小等于,方向向上,由牛顿第二定律有
解得
当盒子速度最大时,弹簧弹力等于重力,此时弹簧的形变量为
由能量守恒定律有
解得,故BCD正确。
故选BCD。
29.(多选)如图所示,可视为质点的a、b两物块,质量均为m,由劲度系数为k的轻质弹簧连接,置于倾角为30°的固定光滑斜面上,物块a由不可伸长的足够长的细线悬挂于斜面顶端O点,系统处于静止状态。现将物块b沿斜面向下缓慢下拉l后由静止释放。重力加速度大小为g,忽略空气阻力,弹簧始终在弹性限度内。释放物块b后( )
A.物块a不可能运动
B.物块b释放瞬间,其加速度大小为
C.当时,物块b做简谐运动
D.若物块a能运动,则当a、b共速时弹簧弹性势能最大
【答案】BC
【详解】AD.若物块b运动到最高点时弹簧对物块a沿斜面向上的弹力大于,物块a就会运动,且物块b刚释放时弹簧弹性势能最大,故AD错误;
B.物块b释放瞬间,物块b所受合力大小为,根据牛顿第二定律有
解得,故B正确;
C.若物块b做简谐运动,则必须保证物块a不动,设物块b运动到最高点时弹簧对物块a沿斜面向上的弹力大小为F,则必须满足
根据简谐运动的对称性可知,对于物块b有
解得,故C正确。
故选BC。
30.如图,在足够大的光滑水平桌面上,劲度系数为的轻弹簧一端固定在桌子左端,另一端与小球A拴接。开始时,小球A用细线跨过光滑的定滑轮连接小球B,桌面上方的细线与桌面平行,系统处于静止状态,此时小球A的位置记为O,A、B两小球质量均为。现用外力缓慢推小球A至弹簧原长后释放,小球A、B一起做简谐运动。重力加速度为,空气阻力不计,弹簧始终在弹性限度内。求:
(1)释放后小球A向右运动的最大距离;
(2)A、B简谐运动过程中,细线的最大张力;
(3)若小球A向右运动至最远点时细线断裂,之后小球A做简谐运动的最大速度。
【答案】(1)
(2)
(3)
【详解】(1)一开始,A静止于点,根据受力平衡有
解得
由简谐运动的对称性可知,小球向右运动的距离
(2)依题意知,A、B组成的简谐运动中,运动到最右端时细线张力最大
在小球A向右运动至最远点时,对A有
对B有
联立解得
(3)细线断裂前根据机械能守恒可得
细线断裂之后,小球A到达弹簧原长处时速度最大
解得
31.(2023·上海·高考真题)真空中有一点P与微粒Q,Q在运动中受到指向P且大小与离开P的位移成正比的回复力,则下列情况有可能发生的是( )
A.速度增大,加速度增大 B.速度增大,加速度减小
C.速度增大,加速度不变 D.速度减小,加速度不变
【答案】B
【详解】由题知,Q在运动中受到指向P且大小与离开P的位移成正比的回复力,即
F = -kx
则说明微粒Q以P为平衡位置做简谐振动,则微粒Q靠近平衡位置可能出现速度增大,加速度减小。
故选B。
32.(2025·江苏·高考真题)如图所示,弹簧一端固定,另一端与光滑水平面上的木箱相连,箱内放置一小物块,物块与木箱之间有摩擦。压缩弹簧并由静止释放,释放后物块在木箱上有滑动,滑动过程中不与木箱前后壁发生碰撞,不计空气阻力,则( )
A.释放瞬间,物块加速度为零
B.物块和木箱最终仍有相对运动
C.木箱第一次到达最右端时,物块速度为零
D.物块和木箱的速度第一次相同前,物块受到的摩擦力不变
【答案】D
【详解】A.根据题意可知,释放时,物块与木箱发生相对滑动,且有摩擦力,根据牛顿第二定律可知释放时物块加速度不为0,故A错误;
B.由于物块与木箱间有摩擦力且发生相对滑动,所以弹簧的弹性势能会减少,直到弹簧的最大弹力满足以下分析的:设物块与木箱之间的最大静摩擦力为,物块质量为,对物块根据牛顿第二定律
设木箱质量为,对物块与木箱整体,根据牛顿第二定律
可得
即弹簧的最大弹力减小到后,二者一起做简谐运动,故B错误;
C.根据AB选项分析可知只有当二者一起做简谐运动前,有相对滑动,木箱第一次到达最右端时,物块速度不为零,故C错误;
D.开始滑块的加速度向右,物块与滑块第一次共速前,物块相对滑块向左运动,受到向右的摩擦力,共速前二者有相对滑动,摩擦力恒为二者之间的滑动摩擦力,保持不变,故D正确。
故选D。
33.(多选)(2024·贵州·高考真题)如图,一玻璃瓶的瓶塞中竖直插有一根两端开口的细长玻璃管,管中一光滑小球将瓶中气体密封,且小球处于静止状态,装置的密封性、绝热性良好。对小球施加向下的力使其偏离平衡位置,在时由静止释放,小球的运动可视为简谐运动,周期为T。规定竖直向上为正方向,则小球在时刻( )
A.位移最大,方向为正 B.速度最大,方向为正
C.加速度最大,方向为负 D.受到的回复力大小为零
【答案】AC
【详解】对小球施加向下的力使其偏离平衡位置,在时由静止释放,可知此时小球位于最低点,且小球的运动可视为简谐运动,周期为T。则小球在时刻处于最高点位置,此时位移最大,方向向上(正方向);小球受到的回复力最大,方向向下,则小球的加速度最大,方向向下(负方向);此时小球的速度为0。
故选AC。
34.(多选)(2024·海南·高考真题)真空中有两个点电荷,电荷量均为−q(q ≥ 0),固定于相距为2r的P1、P2两点,O是P1P2连线的中点,M点在P1P2连线的中垂线上,距离O点为r,N点在P1P2连线上,距离O点为x(x << r),已知静电力常量为k,则下列说法正确的是( )
A.P1P2中垂线上电场强度最大的点到O点的距离为
B.P1P2中垂线上电场强度的最大值为
C.在M点放入一电子,从静止释放,电子的加速度一直减小
D.在N点放入一电子,从静止释放,电子的运动可视为简谐运动
【答案】BCD
【详解】AB.设P1处的点电荷在P1P2中垂线上某点A处产生的场强与竖直向下的夹角为θ,则根据场强的叠加原理可知,A点的合场强为
根据均值不等式可知当时E有最大值,且最大值为
再根据几何关系可知A点到O点的距离为
故A错误,B正确;
C.在M点放入一电子,从静止释放,由于
可知电子向上运动的过程中电场力一直减小,则电子的加速度一直减小,故C正确;
D.根据等量同种电荷的电场线分布可知,电子运动过程中,O点为平衡位置,可知当发生位移x时,粒子受到的电场力为
由于x << r,整理后有
在N点放入一电子,从静止释放,电子将以O点为平衡位置做简谐运动,故D正确。
故选BCD。
35.(多选)(2023·河北·高考真题)如图,质量为m的小球穿在固定光滑杆上,与两个完全相同的轻质弹相连。开始时将小球控制在杆上的A点,弹簧1竖直且处于原长,弹簧2处于水平伸长状态,两弹簧可绕各自转轴,无摩擦转动。B为杆上的另一个点,与、A、构成矩形,。现将小球从A点释放,两弹簧始终处于弹性限度内。下列说法正确的是( )
A.小球沿杆在AB之间做往复运动
B.与没有弹簧时相比,小球从A点运动到B点所用的时间更短
C.小球从A点运动到B点的过程中,两个弹簧对小球做的总功为零
D.小球从A点运动到B点的过程中,弹簧2的弹性势能先减小后增大
【答案】BC
【详解】AC.根据对称性可知,小球从A点运动到B点的过程中,两个弹簧对小球做的总功为零,则此过程合力做功等于重力对小球做的功,根据动能定理可知,小球在B点的速度大于0,所以小球到达B点后继续向下运动,小球不会在AB之间做简谐运动,故A错误,C正确;
D.小球从A点运动到B点的过程中,弹簧2先从伸长状态变为原长,再从原长变为压缩状态,最后再恢复原长,故弹簧2的弹性势能先减小后增大再减小,故D错误;
B.小球从A点运动到B点过程,由于两个弹簧对小球做的总功为零,与没有弹簧时相比,小球运动到B点的速度相等;没有弹簧时,小球运动的加速度为
有弹簧时,加速度先大于,然后加速度逐渐减小,到AB中点时,加速度为,之后加速度小于,则两种情况的图像如图所示
两种情况的图像与横轴围成的面积相等,由图可知与没有弹簧时相比,小球从A点运动到B点所用的时间更短,故B正确。
故选BC。
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2.3简谐运动的回复力和能量
目录
【攻核心·技能提升】 1
一、简谐运动的回复力 1
二、简谐运动的能量 3
三、简谐运动中各物理量的变化规律 6
【拓思维·重难突破】 8
【链高考·精准破局】 10
一、简谐运动的回复力
1.在光滑水平面上自由振动的弹簧振子,振子受力情况叙述正确的是( )
A.振子受到的回复力是恒力
B.振子受重力、支持力、弹簧弹力和回复力
C.振子受到的回复力的大小与物体离开平衡位置的位移大小成正比
D.振子受到的回复力的方向总是跟物体离开平衡位置的位移方向相同
2.如图,倾角为的光滑斜面上,可看作轻质的弹簧一端固定,另一端连着一个质量的小球,静止在斜面上,此时弹簧伸长。现将小球在弹簧弹性限度内沿斜面又下拉一小段距离,然后松手(不计空气阻力),小球将作简谐运动。则( )
A.弹簧劲度系数为
B.松手时回复力为
C.松手时回复力为
D.若增大振幅,周期变短
3.如图所示,劲度系数的轻弹簧上端固定在天花板上,下端挂着质量的小球M,M的下端用细线连接质量的小球N。现剪断细线,M沿竖直方向振动,重力加速度g取,则M的最大回复力F及其振动的振幅A分别为( )
A., B.,
C., D.,
4.如图所示,弹簧振子B上放一个物块A,在A与B一起做简谐运动的过程中,下列关于A受力的说法中正确的是( )
A.物块A受重力、支持力及B对它施加的大小和方向都随时间变化的摩擦力
B.物块A受重力、支持力及弹簧对它施加的大小和方向都随时间变化的弹力
C.物块A受重力、支持力及B对它施加的恒定的摩擦力
D.物块A受重力、支持力及弹簧对它施加的恒定的弹力
5.(多选)关于回复力公式F=-kx,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.有的振动的回复力不遵从该公式
6.(多选)对于简谐运动的下列说法,其中正确的是( )
A.做简谐运动的物体,它经过平衡位置时所受的合外力一定为零
B.做简谐运动的物体,它在运动中所受的合力就是回复力
C.做简谐运动的物体,其回复力的大小一定与其位移大小成正比
D.做简谐运动的物体,当其速度正在变大时,其加速度一定在变小
7.如图所示,质量分别为mP=0.2kg和mQ=0.1kg可视为质点的小球P和Q用细线相连,P与一端固定的劲度系数k=50N/m的轻弹簧连接,系统静止在倾角为θ=30°的光滑斜面上。不计空气阻力,重力加速度g取10m/s2,剪断细线。
(1)试证明剪断细线后球P的运动是简谐运动;
(2)求P的振幅A及其在最高点受到弹簧的弹力大小。
8.如图所示,倾角为的斜面体(斜面光滑且足够长)固定在水平地面上,斜面顶端与劲度系数为k、自然长度为L的轻质弹簧相连,弹簧的另一端连接着质量为m的物块。压缩弹簧使其长度为时将物块由静止开始释放(物块做简谐运动),重力加速度为g。
(1)选物块的平衡位置为坐标原点,沿斜面向下为正方向建立坐标系,用x表示物块相对于平衡位置的位移,证明物块做简谐运动;
(2)选物块的平衡位置为坐标原点,沿斜面向下为正方向建立坐标系,求物块处于正向最大位移时回复力的大小。
二、简谐运动的能量
9.水平桌面上的弹簧振子经过平衡位置时( )
A.动能为零,势能最大 B.动能为零,势能为零
C.动能最大,势能为零 D.动能最大,势能最大
10.如图所示,弹簧下面挂一质量为m的物体,物体在竖直方向上做振幅为A的简谐运动,当物体振动到最高点时,弹簧正好处于原长,弹簧在弹性限度内,则物体在振动过程中( )
A.物体在最低点时的加速度大小应为2g
B.弹簧的弹性势能和物体动能总和不变
C.弹簧的最大弹性势能等于2mgA
D.物体在最低点时所受弹簧的弹力大小应为mg
11.某弹簧振子在光滑的斜面上做简谐振动,其动能与弹性势能随时间变化的图像如图所示,已知轻质弹簧的质量为,弹簧振子的周期公式为,由图像的特点分析下列说法正确的是( )
A.此弹簧振子不是从弹簧处于原长开始计时
B.弹性势能的变化周期与动能的变化周期相等
C.时刻重力势能最小
D.弹簧的劲度系数为
12.如图所示,光滑斜面上的轻弹簧一端固定,另一端与小球相连。弹簧处于原长时小球位于O点(O在A、B之间)。现用外力将小球沿斜面从O点缓慢推至A点,推力做功W。撤去推力,小球从A点出发经O点到达B点时速度为零,则此过程中,小球( )
A.在O点时的动能最大 B.在O点时的动能一定大于W
C.在A点时,弹簧的弹性势能可能大于W D.在B点时,弹簧的弹性势能一定大于W
13.如图所示,与地面夹角为的光滑斜面顶端固定一垂直斜面的挡板,劲度系数为的轻弹簧一端固定一个质量为的小球,另一端固定在挡板上。当弹簧处于原长时静止释放小球,整个运动过程中,弹簧始终在弹性限度内,不计空气阻力,已知重力加速度为。则( )
A.小球在最低点时受到的弹力大小为
B.运动过程中小球的最大动能为
C.运动过程中弹簧的最大弹性势能为
D.若小球释放时弹簧处于压缩状态,则小球从释放点运动到最低点的时间将变长
14.如图所示,一木箱固定在水平地面上,木箱顶端固定一轻质弹簧,弹簧下端悬挂一重物.将重物竖直下拉一段距离后放手,重物到达最高点时弹簧恰好处于原长.已知重物运动过程中未触及木箱底部,弹簧的最大弹性势能为(,为弹簧的劲度系数,为弹簧的形变量),弹簧始终处在弹性限度内,重力加速度为,不计空气阻力,则重物的最大动能为( )
A. B. C. D.
15.(多选)如图为某水平弹簧振子中的小球做简谐运动的振动图像。下列说法正确的是( )
A.t=1s时,弹簧振子的弹性势能最大
B.t=2s时,小球的加速度最大
C.1~2s的过程中,小球的速度与加速度方向相同
D.t=2.5s时和t=3.5s时,小球的位移相同
16.(多选)一弹簧振子中的小球做简谐运动的x-t关系为。下列说法正确的是( )
A.振幅是矢量,小球的振幅是3cm
B.t=0时刻,小球的动能最小
C.时刻,小球受到的回复力最大,位移负方向最大
D.时刻,弹簧的弹性势能最小,小球的动能最大
17.(多选)如图所示,轻质弹簧左端固定,右端与物块A栓接,物块B叠放在A上。弹簧原长时,将A、B由静止释放,一起沿固定的光滑斜面运动到最低点时将B取下,A沿斜面上滑至最高点,则该过程中( )
A.A下滑和上滑的最大动能一定相同
B.B下滑过程中机械能一直减少
C.A下滑减少的重力势能大于上滑增加的重力势能
D.下滑增加的弹性势能大于上滑减少的弹性势能
三、简谐运动中各物理量的变化规律
18.如图甲所示,竖直弹簧振子以O点为平衡位置在A、B两点间做简谐运动,图乙为该弹簧振子的振动图像,由图可知下列说法正确的是( )
A.在t=时,弹簧振子恰好运动到O位置
B.在t=与 t=两个时刻, 弹簧振子的速度相同
C.从t=到t=的时间内,弹簧振子的动能持续地减小
D.在t=与t=两个时刻,弹簧振子的加速度相同
19.用小球和轻弹簧组成弹簧振子,使其沿水平方向振动,振动图像如图所示,下列描述正确的是( )
A.内,小球的速度逐渐减小 B.内,弹簧的弹性势能逐渐减小
C.时,小球的动能达到最大值 D.时,弹簧弹力为正的最大值
20.如图(甲)所示,质量不计的弹簧竖直固定在水平面上,时刻,将一金属小球从弹簧正上方某一高度处由静止释放,小球落到弹簧上压缩弹簧到最低点,然后又被弹起离开弹簧,上升到一定高度后再下落,如此反复。通过安装在弹簧下端的压力传感器,测出这一过程弹簧弹力随时间变化的图像如图(乙)( )
A.时刻小球动能最大
B.时刻小球动能最大
C.这段时间内,小球的动能先增大后减小
D.这段时间内,小球增加的重力势能等于弹簧减少的弹性势能
21.如图所示,弹簧振子在水平方向上两点间做简谐运动,点为小球静止时球心所在的位置,关于振子小球的运动,下列说法正确的是( )
A.从点向点运动,动能逐渐增大 B.从点向点运动,加速度越来越小
C.从点向点运动,位移越来越小 D.从点向点运动,弹性势能逐渐增大
22.如图甲所示,一水平弹簧振子以O点为平衡位置,在M、N两点间做简谐运动,以向右为x轴正方向,振子的振动图像如图乙所示,已知时振子的回复力大小为,下列说法正确的是( )
A.时振子的速度最大,加速度最小
B.该弹簧振子的劲度系数为
C.内振子的弹性势能先减小后增大
D.振子在内通过的路程为
23.某生自制简谐运动轨迹描绘装置如图甲所示,滑块在弹簧作用下水平振动,画笔在匀速移动的纸面绘制轨迹如图乙所示(A、B为最左端位置,C为最右端)。纸张匀速竖直向上移动,若纸速为10.0cm/s,测得AB间距为5.00cm,A、C水平距离为8.00cm,下列说法正确的是( )
A.画笔经过A点时,滑块速度最大 B.简谐运动周期为1.00s
C.振幅为8.00cm D.画笔从A画到C的过程中滑块的加速度先变小再变大
24.(多选)一振子做简谐运动,在振子远离平衡位置的过程中,振子的( )
A.加速度增大 B.速度增大 C.位移增大 D.回复力减小
25.(多选)如图所示,一弹簧振子在A、B间做简谐运动,平衡位置为O,已知振子的质量为M,若振子运动到B处时将一质量为m的物体放到M的上面,且m和M无相对运动而一起运动,下述正确的是( )
A.振辐不变 B.最大势能减小 C.最大动能不变 D.最大速度不变
26.(多选)如图所示,一匀质鱼漂竖直浮在水面上,当鱼漂静止时,水位恰好在O点。用手将鱼漂往下按,使水位到达M点,松手后,鱼漂会上下运动,在M、N两点之间来回移动。不考虑阻力的影响,下列说法正确的是( )
A.鱼漂在水面上下浮沉的运动是匀变速运动
B.水位在O点时,鱼漂的速度最大
C.水位到达M点时,鱼漂具有向上的加速度
D.鱼漂由上往下运动时,速度越来越大
27.如图所示,质量为m的小球从与轻弹簧上端相距x处静止释放,弹簧的劲度系数为k,重力加速度为g,不计一切阻力,则小球在向下运动的过程中( )
A.最大加速度为g
B.最大加速度小于g
C.最大速度为
D.最大速度为
28.(多选)物理实验室研究物体在弹簧弹力作用下的运动规律。如图甲所示,弹簧竖直放置,下端固定在地面上,当弹簧处于自然长度时,将一盒子无初速度地放在与弹簧上端相连的薄板上,测出物体的速度与弹簧长度l的关系如图乙,图线与横轴交点坐标为已知薄板与弹簧的质量可忽略,盒子的质量为,弹簧一直处在弹性限度内,重力加速度大小为,空气阻力不计,则( )
A.盒子做匀变速直线运动
B.当弹簧长度为时,盒子的加速度大小等于
C.弹簧的劲度系数为
D.盒子的最大速度为
29.(多选)如图所示,可视为质点的a、b两物块,质量均为m,由劲度系数为k的轻质弹簧连接,置于倾角为30°的固定光滑斜面上,物块a由不可伸长的足够长的细线悬挂于斜面顶端O点,系统处于静止状态。现将物块b沿斜面向下缓慢下拉l后由静止释放。重力加速度大小为g,忽略空气阻力,弹簧始终在弹性限度内。释放物块b后( )
A.物块a不可能运动
B.物块b释放瞬间,其加速度大小为
C.当时,物块b做简谐运动
D.若物块a能运动,则当a、b共速时弹簧弹性势能最大
30.如图,在足够大的光滑水平桌面上,劲度系数为的轻弹簧一端固定在桌子左端,另一端与小球A拴接。开始时,小球A用细线跨过光滑的定滑轮连接小球B,桌面上方的细线与桌面平行,系统处于静止状态,此时小球A的位置记为O,A、B两小球质量均为。现用外力缓慢推小球A至弹簧原长后释放,小球A、B一起做简谐运动。重力加速度为,空气阻力不计,弹簧始终在弹性限度内。求:
(1)释放后小球A向右运动的最大距离;
(2)A、B简谐运动过程中,细线的最大张力;
(3)若小球A向右运动至最远点时细线断裂,之后小球A做简谐运动的最大速度。
31.(2023·上海·高考真题)真空中有一点P与微粒Q,Q在运动中受到指向P且大小与离开P的位移成正比的回复力,则下列情况有可能发生的是( )
A.速度增大,加速度增大 B.速度增大,加速度减小
C.速度增大,加速度不变 D.速度减小,加速度不变
32.(2025·江苏·高考真题)如图所示,弹簧一端固定,另一端与光滑水平面上的木箱相连,箱内放置一小物块,物块与木箱之间有摩擦。压缩弹簧并由静止释放,释放后物块在木箱上有滑动,滑动过程中不与木箱前后壁发生碰撞,不计空气阻力,则( )
A.释放瞬间,物块加速度为零
B.物块和木箱最终仍有相对运动
C.木箱第一次到达最右端时,物块速度为零
D.物块和木箱的速度第一次相同前,物块受到的摩擦力不变
33.(多选)(2024·贵州·高考真题)如图,一玻璃瓶的瓶塞中竖直插有一根两端开口的细长玻璃管,管中一光滑小球将瓶中气体密封,且小球处于静止状态,装置的密封性、绝热性良好。对小球施加向下的力使其偏离平衡位置,在时由静止释放,小球的运动可视为简谐运动,周期为T。规定竖直向上为正方向,则小球在时刻( )
A.位移最大,方向为正 B.速度最大,方向为正
C.加速度最大,方向为负 D.受到的回复力大小为零
34.(多选)(2024·海南·高考真题)真空中有两个点电荷,电荷量均为−q(q ≥ 0),固定于相距为2r的P1、P2两点,O是P1P2连线的中点,M点在P1P2连线的中垂线上,距离O点为r,N点在P1P2连线上,距离O点为x(x << r),已知静电力常量为k,则下列说法正确的是( )
A.P1P2中垂线上电场强度最大的点到O点的距离为
B.P1P2中垂线上电场强度的最大值为
C.在M点放入一电子,从静止释放,电子的加速度一直减小
D.在N点放入一电子,从静止释放,电子的运动可视为简谐运动
35.(多选)(2023·河北·高考真题)如图,质量为m的小球穿在固定光滑杆上,与两个完全相同的轻质弹相连。开始时将小球控制在杆上的A点,弹簧1竖直且处于原长,弹簧2处于水平伸长状态,两弹簧可绕各自转轴,无摩擦转动。B为杆上的另一个点,与、A、构成矩形,。现将小球从A点释放,两弹簧始终处于弹性限度内。下列说法正确的是( )
A.小球沿杆在AB之间做往复运动
B.与没有弹簧时相比,小球从A点运动到B点所用的时间更短
C.小球从A点运动到B点的过程中,两个弹簧对小球做的总功为零
D.小球从A点运动到B点的过程中,弹簧2的弹性势能先减小后增大
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