周周测05 第二章 机械振动(第1-3节)物理人教版选择性必修第一册
2026-08-30
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3份
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摘要:
**基本信息**
聚焦机械振动核心内容,通过鱼漂振动等生活情境及多体碰撞与简谐运动结合的综合问题,考查运动和相互作用观念与科学推理能力,适配周测巩固需求。
**题型特征**
|题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色|
|----|-----------|----------|----------|
|选择题|14/56|机械振动判断、简谐运动位移/速度关系、振动图像分析|以鱼漂振动(第7题)创设情境,辨析速度与位移关系(第5题)|
|解答题|4/44|振动表达式、多体系统简谐运动、碰撞与弹簧综合|通过碰撞后振幅计算(第18题),考查模型建构与科学推理|
内容正文:
2026-2027学年高二物理(选择性必修第一册)周周测
周周测05 第二章 机械振动 第1-3节
(时间:75分钟 分数:100分)
一、选择题(本题共14小题,共56分。其中1~10题为单选题,每小题4分;11、12、13、14题为多选题, 每小题4分,漏选得2分,错选得0分)
1.C
2.B
3.B
4.C
5.D
6.B
7.C
8.D
9.A
10.D
11.CD
12.AC
13.AD
14.AD
三、解答题(本题4小题,共44分)
15.【答案】(1)
(2)0,2m
【详解】(1)由图可以知道弹簧振子的周期为,
角速度
故该振子简谐运动的表达式为
(2)因
而振子在一个周期内通过的路程是,所以振子在前40s的总路程是
总位移为0。
16.【答案】(1)
(2)
【详解】(1)设A运动到最高点时,弹簧的伸长量为,分析B的受力有
A在最高点时的合力为
所以
(2)经分析可知撤掉外力后A的运动为简谐运动,撤掉外力的位置为最低点,B恰好刚刚离开地面时A的位置为最高点,A初始静止时的位置为平衡位置。根据简谐运动的对称性可判断,A在最高点和最低点的合力等大反向。由题意知,A静止时对其受力分析有
A在最低点的合力竖直向上,大小为;分析A的受力有
联立解得
17.【答案】(1)0.2kg;2m/s,方向竖直向上
(2)2N
【详解】(1)物块C从距离A为h = 0.8m处由静止释放,与A发生弹性碰撞前的速度为,根据自由落体运动规律
可得
C下落后与A发生弹性碰撞,碰后瞬间A、C速度大小相等为v,由动量守恒及能量守恒有,
解得物块C的质量为
碰后C的速度大小为
方向竖直向上。
(2)初始弹簧处于压缩状态,有
解得
与碰撞后立即粘在一起的平衡位置满足
解得
与粘合后做简谐运动的振幅,在最高点时地面对物块的弹力最小,此时弹簧处于伸长状态,伸长了,弹簧弹力为
对物块有
解得
18.【答案】(1)
(2)
(3)
【详解】(1)碰撞前,C做匀加速直线运动,根据速度位移关系式
可得C与A碰前瞬间速度
C与A碰撞过程根据动量守恒,可得
联立解得C与A碰撞后瞬间整体的速度大小
(2)碰撞前,弹簧的压缩量为,有
得
碰后A、C整体做简谐运动,平衡位置弹簧的压缩量为,有
得
设最低点弹簧的压缩量为,从碰后到最低点根据系统机械能守恒有
联立解得(舍去),
碰后A、C整体做简谐运动的振幅
解得
(3)A、C整体运动到最高点时,B对挡板压力最小,此时弹簧的压缩量
解得
说明弹簧恢复原长后,又伸长了。选B为研究对象,根据平衡条件得
解得
A、C整体运动到最低点时,B对挡板压力最大,此时弹簧的压缩量为,选B为研究对象,根据平衡条件得
解得
B对挡板的最大压力与最小压力之差
解得
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2026-2027学年高二物理(选择性必修第一册)周周测
周周测05 第二章 机械振动 第1-3节
(时间:75分钟 分数:100分)
一、选择题(本题共14小题,共56分。其中1~10题为单选题,每小题4分;11、12、13、14题为多选题, 每小题4分,漏选得2分,错选得0分)
1.下列情形不属于机械振动的是( )
A.秋千的摆动 B.拨动后的琴弦
C.表针沿表盘转动 D.水中浮标上下运动
【答案】C
【详解】机械振动的核心特征是:物体在某一平衡位置两侧做往复运动。
A.秋千摆动时,在最低点(平衡位置)两侧来回往复运动,属于机械振动,故A不符合题意;
B.拨动后的琴弦,在其静止时的平衡位置两侧往复振动,属于机械振动,故B不符合题意;
C.表针沿表盘做单向圆周运动,不存在某一平衡位置两侧的往复运动,不属于机械振动,故C符合题意;
D.水中浮标在其静止时的水面平衡位置两侧上下往复运动,属于机械振动,故D不符合题意。
故选C。
2.做简谐振动的物体,当它每次经过同一位置时,不一定相同的物理量是( )
A.位移 B.动量 C.回复力 D.机械能
【答案】B
【详解】A.简谐振动的位移是平衡位置指向物体所在位置的有向线段,物体经过同一位置时位移一定相同,故A不符合题意;
B.动量是矢量,物体经过同一位置时速度大小一定相等,但速度方向可能相反,因此动量不一定相同,故B符合题意;
C.根据回复力公式,同一位置位移相同,因此回复力大小和方向都一定相同,故C不符合题意;
D.简谐振动过程中只有回复力做功,系统机械能守恒,且同一位置动能、势能均相等,因此机械能一定相同,故D不符合题意。
故选B。
3.以弹簧振子为例,振子做简谐运动的过程中,有两点、关于平衡位置对称,则振子( )
A.在点和点的位移相同
B.在点和点的位移大小相同
C.在两点处的速度不可能相同
D.在两点处的速度一定相同
【答案】B
【详解】AB.根据简谐运动的特点可知,关于平衡位置的对称点,物体的位移大小相等,但方向相反,故A错误,B正确;
CD.关于平衡位置的对称点,物体的速度大小相等,方向可以相同,也可以相反,故CD错误。
故选B。
4.如图所示,水平弹簧振子在P、Q之间做简谐运动,O为其平衡位置,测得P、Q间的距离为4cm。已知小球连续通过任意8cm的路程所需要的时间均为2s,则( )
A.该振子振动周期是1s,振幅是2cm
B.该振子振动频率是1Hz
C.小球完成一次全振动通过的路程是8cm
D.小球在任意2.5s内通过的路程一定为10cm
【答案】C
【详解】A.振子在P、Q之间做简谐运动,P、Q间距离等于两倍振幅,即,振幅,小球完成一次全振动的路程为
连续通过任意的路程所需的时间均为,即无论从哪个位置开始计时,经过一个周期的路程都是,故该振子的振动周期,故A错误;
B.该振子的振动频率,故B错误;
C.小球完成一次全振动通过的路程恒为4个振幅,即,故C正确;
D.小球在内,前一个周期内的路程必然是,但在剩余的内,只有当小球恰好从平衡位置或最大位移处(极值点)开始运动时,通过的路程才是
由于简谐运动的速度是做周期性变化的,若从其他任意位置开始计时,在内通过的路程并不等于。因此,任意内的路程不一定为,故D错误。
故选C。
5.如图所示,一水平弹簧振子在P、Q间做简谐运动,振幅为A,取平衡位置O处为原点,向右为正,则图中表示振子速度v与振动位移x关系的图像可能正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【详解】根据能量守恒
结合数学知识可知,速度与位移的关系是一个椭圆,故选D。
6.如图所示为某物体做简谐运动的图像,下列关于该物体在的运动,描述正确的是( )
A.速度在逐渐增大 B.加速度在逐渐增大
C.势能在逐渐减小 D.加速度和速度方向相同
【答案】B
【详解】A.在位移-时间图像中,图线斜率表示速度。该时段内图线斜率为正且逐渐减小,速度方向沿轴正方向而大小逐渐减小,故A错误;
BC.在该时段内,物体由平衡位置向正方向最大位移处运动,位移大小逐渐增大。简谐运动的加速度大小随位移大小增大而增大;势能随位移大小增大而增大,故B正确,C错误;
D.该时段内速度方向沿轴正方向,简谐运动的加速度方向指向平衡位置,即沿轴负方向,二者方向相反,故D错误。
故选B。
7.垂钓时鱼漂是反映鱼儿咬钩信息的工具,如图甲所示。当鱼漂静止时P点恰在水面上。将鱼漂缓慢向下压,松手后,鱼漂在竖直方向上做简谐运动,其振动图像如图乙,取竖直向上为位移的正方向,则( )
A.该鱼漂的振动频率为 B.时鱼漂的速度方向竖直向下
C.时鱼漂的加速度方向竖直向下 D.时鱼漂的速度和加速度均最大
【答案】C
【详解】A.由题可知鱼漂振动周期为0.8s,其频率为,故A错误;
B.由图乙可知,时鱼漂位移沿y轴正方向,此时运动方向向上,故鱼漂的速度方向竖直向上,故B错误;
C.时鱼漂的位移为正,根据可知鱼漂加速度方向竖直向下,故C正确;
D.时鱼漂在负向最大位移处,此时速度最小,加速度最大,故D错误。
故选C。
8.如图所示,一轻质弹簧下端挂一小球,小球静止在O点。现将小球竖直向下拉动一段距离从Q由静止释放,小球以O点为中心点在P、Q间做简谐运动,下列说法正确的是( )
A.小球在O位置时,机械能最大,加速度最小
B.小球在Q位置时,重力势能最小,速度最大
C.小球从位置P到O过程中,回复力的功率一直增大
D.小球从位置O到Q过程中,重力的功率一直减小
【答案】D
【详解】A.小球与弹簧构成的系统机械能守恒,小球在位置时弹簧处于拉伸状态,弹簧的弹性势能不是最小,所以小球在位置时机械能不是最大;此时小球合力为零,加速度最小为零,故A错误;
B.小球在位置时,重力势能最小,速度为0,故B错误;
C.小球在位置回复力为0,回复力的功率也为0,故C错误;
D.小球从位置到过程中,因为速度一直减小,所以重力的功率一直减小,故D正确。
故选D。
9.如图甲所示,轻质弹簧下端固定在水平地面上,上端连接一轻质薄板。时刻,一质量为m的物块从其正上方某处由静止下落,落至薄板上后和薄板始终粘连,其位置随时间变化的图像()如图乙所示,其中时物块刚接触薄板。弹簧形变始终在弹性限度内,空气阻力不计,则( )
A.时物块的加速度大小为
B.当物块开始简谐运动后,振动周期为
C.从到的过程中物块加速度先变大再变小
D.若增大物块自由下落的高度,则物块与薄板粘连后简谐运动的平衡位置高度下降
【答案】A
【详解】由图乙可知,物块在时接触薄板,对应位置坐标;在时到达最低点,位置坐标;在时到达最高点,位置坐标。根据简谐运动的对称性可知,平衡位置的坐标
解得
在此位置弹簧的压缩量
解得
由受力平衡可得
A.时物块处于最低点,此时弹簧的压缩量
解得
根据牛顿第二定律有
结合
解得加速度大小,故A正确;
B.物块从最低点运动到最高点的时间为半个周期,即
解得振动周期,故B错误;
C.从到的过程中,物块从接触处向下运动到最低点,在此过程中物块先靠近平衡位置后远离平衡位置,所受合外力先减小后反向增大,根据牛顿第二定律可知其加速度先变小再变大,故C错误;
D.物块与薄板粘连后做简谐运动的平衡位置仅由物块的重力与弹簧的劲度系数决定,与物块自由下落的高度无关,故D错误。
故选A。
10.如图所示,弹簧一端固定在倾角为30的光滑斜面底端,上端与物体1相连接,物体1上方叠放物体2、3,物体1的质量为2m,物体2、3的质量均为m,开始时系统处于静止状态,弹簧处于弹性限度内,重力加速度大小为g,某时刻突然取走物体3,下列说法正确的是( )
A.此瞬间物体1、2的加速度为0
B.此瞬间物体1、2间的弹力为
C.之后物体2可能脱离物体1
D.之后物体2对物体1弹力的最小值为
【答案】D
【详解】AB.初始时刻有
去掉3瞬间,弹簧弹力不变,1、2有共同加速度,有
对2分析可知
解得物体1、2间的弹力为
故AB错误;
CD.假设2不脱离1,根据简谐运动的特点可知,1、2在最高点的加速度为,此时二者间弹力最小,有
解得
则二者不会脱离,故C错误,D正确;
故选D。
11.如图所示,图甲为以O点为平衡位置,在A、B两点间做简谐运动的弹簧振子,图乙为该弹簧振子的振动图像,由图可知下列说法中正确的是( )
A.弹簧振子受重力、支持力、弹簧的弹力、回复力
B.t=0.1 s时,弹簧振子的位移为2.5 cm
C.从t=0到t=0.2 s的时间内,弹簧振子的动能持续地减小
D.在t=0.2 s与t=0.6 s两个时刻,弹簧振子的回复力不相同
【答案】CD
【详解】A.振子受到重力、支持力和弹簧的弹力,重力与支持力平衡,弹簧的弹力充当回复力,回复力不是额外受到的力,故A错误;
B.由图可知振幅,周期,且时振子从平衡位置沿正方向运动,因此振动方程为
在时,,故B错误;
C.从到,振子从平衡位置向正向最大位移处运动,速度大小持续减小,动能持续减小,故C正确;
D.在与时,振子分别位于正、负最大位移处,回复力满足
两时刻位移方向相反,回复力方向也相反,故D正确。
故选CD。
12.如下图所示,一轻弹簧与质量为m的物体组成弹簧振子,物体在同一条竖直线上的A、B间做简谐运动,O为平衡位置,C为AO的中点,已知CO=h,弹簧的劲度系数为k。某时刻物体恰好以大小为v的速度经过C点并向上运动,则以此时刻开始半个周期的时间内,对质量为m的物体,下列说法正确的是( )
A.重力势能减少了2mgh B.回复力做功为2mgh
C.速度的变化量的大小为2v D.通过A点时回复力一定小于mg
【答案】AC
【详解】A.由简谐运动的对称性可知,经过半个周期m到达C与O的对称点,重力势能减小2mgh,故A正确;
C.由于初速度向上,末速度向下,速度的变化量的大小为,故C正确;
B.以此时刻开始半个周期的时间内,速度大小不变方向反向,根据动能定理可知回复力做功为零,故B错误;
D.由于弹簧的劲度系数为k,因此通过A点时回复力的大小为
由题意无法判断通过A点时回复力与mg的大小关系,故D错误。
故选AC。
13.用手机和轻弹簧制作的一个振动装置如图甲所示,以竖直向上为正方向,从某时刻开始记录手机的振动情况,振动图像如图乙所示,下列说法正确的是( )
A.0.4s时与0.6s时,手机的速度方向相反
B.0.6s时与0.8s时,手机的回复力相同
C.0.1s~0.3s内,手机的速度方向与加速度方向相反
D.0.7s~1.1s内,手机的加速度方向竖直向上
【答案】AD
【详解】A.因x-t图像的斜率的符号反映速度的方向,可知0.4s时与0.6s时,手机的速度方向相反,A正确;
B.0.6s时与0.8s时,手机的位移等大反向,可知回复力等大反向,B错误;
C.0.1s~0.3s内,手机从最低点向上运动,速度方向与加速度方向都向上,C错误;
D.0.7s~1.1s内,手机的位移方向向下,因加速度和位移有正比反向关系,可知加速度方向竖直向上,D正确。
故选AD。
14.如图甲所示,在光滑水平地面上,劲度系数的轻弹簧一端固定在竖直墙上,另一端与位于水平地面上、质量为的滑块拴接,质量为的滑块静置在滑块的水平上表面。向左轻轻推动滑块压缩弹簧,撤去外力后滑块、一起运动,弹簧右端在、之间运动,运动过程中A、B两滑块始终相对静止,滑块A做简谐运动,它的位移-时间图像如图乙所示。下列说法中正确的是( )
A.两个滑块之间的摩擦力大小与滑块A偏离平衡位置的位移大小成正比
B.时,滑块受到的摩擦力大小为
C.滑块做简谐运动的周期为
D.内滑块通过的路程为
【答案】AD
【详解】A.滑块水平方向只受静摩擦力,由牛顿第二定律得
对整体由牛顿第二定律得,故,即摩擦力大小与位移大小成正比,故A正确;
B.时,。弹簧弹力,整体加速度
滑块受到的摩擦力,故B错误;
C.图乙中,时,时,完成一次全振动,即,故C错误;
D.单周期路程。内完成全振动次数,总路程。由于、相对静止,的路程等于的路程,为,故D正确。
故选AD。
三、解答题(本题4小题,共44分)
15.如图所示为一弹簧振子的振动图像,试完成以下问题:
(1)写出该振子简谐运动的表达式;
(2)该振子在前的总位移是多少?路程是多少?
【答案】(1)
(2)0,2m
【详解】(1)由图可以知道弹簧振子的周期为,
角速度
故该振子简谐运动的表达式为
(2)因
而振子在一个周期内通过的路程是,所以振子在前40s的总路程是
总位移为0。
16.物体B静止在水平地面上,上端与一根竖直放置的轻弹簧固定,物体A静止在弹簧的上端,并也与弹簧固定。现用外力压物体A,使其向下运动d的距离时撤掉外力,在A的整个运动过程中发现B恰好刚刚离开地面,已知,弹簧的劲度系数k,重力加速度为g,求
(1)物体A的最大加速度为多少;
(2)下压距离d。
【答案】(1)
(2)
【详解】(1)设A运动到最高点时,弹簧的伸长量为,分析B的受力有
A在最高点时的合力为
所以
(2)经分析可知撤掉外力后A的运动为简谐运动,撤掉外力的位置为最低点,B恰好刚刚离开地面时A的位置为最高点,A初始静止时的位置为平衡位置。根据简谐运动的对称性可判断,A在最高点和最低点的合力等大反向。由题意知,A静止时对其受力分析有
A在最低点的合力竖直向上,大小为;分析A的受力有
联立解得
17.如图,质量均为0.6kg的物块A、B用劲度系数为的轻弹簧固定拴接,竖直静止在水平地面上物块A正上方有一个质量为M的物块C,物块C从距离A为0.8m处由静止释放,C下落后与A发生弹性碰撞,碰后瞬间A、C速度大小相等,碰撞后C上升到最高点时,弹簧的弹性势能恰好最大,忽略空气阻力三个物块均可视为质点,轻弹簧始终在弹性限度内,重力加速度g取;
(1)求物块C的质量M以及碰后C的速度。
(2)只改变C由静止下落的位置,且使C与A碰撞后立即粘在一起,碰撞时间极短,之后C与A粘合后做简谐运动的振幅,B始终未离开地面,求此运动过程中地面对物块B的最小弹力。
【答案】(1)0.2kg;2m/s,方向竖直向上
(2)2N
【详解】(1)物块C从距离A为h = 0.8m处由静止释放,与A发生弹性碰撞前的速度为,根据自由落体运动规律
可得
C下落后与A发生弹性碰撞,碰后瞬间A、C速度大小相等为v,由动量守恒及能量守恒有,
解得物块C的质量为
碰后C的速度大小为
方向竖直向上。
(2)初始弹簧处于压缩状态,有
解得
与碰撞后立即粘在一起的平衡位置满足
解得
与粘合后做简谐运动的振幅,在最高点时地面对物块的弹力最小,此时弹簧处于伸长状态,伸长了,弹簧弹力为
对物块有
解得
18.如图所示,一足够长的固定光滑斜面倾角为,底部有一垂直斜面的挡板,质量为m的物块B和质量为6m的物块A分别与劲度系数为k的轻弹簧两端拴接,物块B紧靠挡板,系统处于静止状态。质量为3m的物块C从斜面上与A相距的位置由静止释放,与A碰撞后粘连在一起成为一个整体。物块均看作质点,碰撞时间极短,弹簧始终在弹性限度内,不计空气阻力,重力加速度为g,弹性势能(其中k为轻弹簧的劲度系数、x为轻弹簧的形变量)。求:
(1)C与A碰撞后瞬间A、C整体的速度大小;
(2)碰后A、C整体做简谐运动的振幅;
(3)B对挡板的最大压力与最小压力之差。
【答案】(1)
(2)
(3)
【详解】(1)碰撞前,C做匀加速直线运动,根据速度位移关系式
可得C与A碰前瞬间速度
C与A碰撞过程根据动量守恒,可得
联立解得C与A碰撞后瞬间整体的速度大小
(2)碰撞前,弹簧的压缩量为,有
得
碰后A、C整体做简谐运动,平衡位置弹簧的压缩量为,有
得
设最低点弹簧的压缩量为,从碰后到最低点根据系统机械能守恒有
联立解得(舍去),
碰后A、C整体做简谐运动的振幅
解得
(3)A、C整体运动到最高点时,B对挡板压力最小,此时弹簧的压缩量
解得
说明弹簧恢复原长后,又伸长了。选B为研究对象,根据平衡条件得
解得
A、C整体运动到最低点时,B对挡板压力最大,此时弹簧的压缩量为,选B为研究对象,根据平衡条件得
解得
B对挡板的最大压力与最小压力之差
解得
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周周测05 第二章 机械振动 第1-3节
(时间:75分钟 分数:100分)
一、选择题(本题共14小题,共56分。其中1~10题为单选题,每小题4分;11、12、13、14题为多选题, 每小题4分,漏选得2分,错选得0分)
1.下列情形不属于机械振动的是( )
A.秋千的摆动 B.拨动后的琴弦
C.表针沿表盘转动 D.水中浮标上下运动
2.做简谐振动的物体,当它每次经过同一位置时,不一定相同的物理量是( )
A.位移 B.动量 C.回复力 D.机械能
3.以弹簧振子为例,振子做简谐运动的过程中,有两点、关于平衡位置对称,则振子( )
A.在点和点的位移相同
B.在点和点的位移大小相同
C.在两点处的速度不可能相同
D.在两点处的速度一定相同
4.如图所示,水平弹簧振子在P、Q之间做简谐运动,O为其平衡位置,测得P、Q间的距离为4cm。已知小球连续通过任意8cm的路程所需要的时间均为2s,则( )
A.该振子振动周期是1s,振幅是2cm
B.该振子振动频率是1Hz
C.小球完成一次全振动通过的路程是8cm
D.小球在任意2.5s内通过的路程一定为10cm
5.如图所示,一水平弹簧振子在P、Q间做简谐运动,振幅为A,取平衡位置O处为原点,向右为正,则图中表示振子速度v与振动位移x关系的图像可能正确的是( )
A. B.
C. D.
6.如图所示为某物体做简谐运动的图像,下列关于该物体在的运动,描述正确的是( )
A.速度在逐渐增大 B.加速度在逐渐增大
C.势能在逐渐减小 D.加速度和速度方向相同
7.垂钓时鱼漂是反映鱼儿咬钩信息的工具,如图甲所示。当鱼漂静止时P点恰在水面上。将鱼漂缓慢向下压,松手后,鱼漂在竖直方向上做简谐运动,其振动图像如图乙,取竖直向上为位移的正方向,则( )
A.该鱼漂的振动频率为 B.时鱼漂的速度方向竖直向下
C.时鱼漂的加速度方向竖直向下 D.时鱼漂的速度和加速度均最大
8.如图所示,一轻质弹簧下端挂一小球,小球静止在O点。现将小球竖直向下拉动一段距离从Q由静止释放,小球以O点为中心点在P、Q间做简谐运动,下列说法正确的是( )
A.小球在O位置时,机械能最大,加速度最小
B.小球在Q位置时,重力势能最小,速度最大
C.小球从位置P到O过程中,回复力的功率一直增大
D.小球从位置O到Q过程中,重力的功率一直减小
9.如图甲所示,轻质弹簧下端固定在水平地面上,上端连接一轻质薄板。时刻,一质量为m的物块从其正上方某处由静止下落,落至薄板上后和薄板始终粘连,其位置随时间变化的图像()如图乙所示,其中时物块刚接触薄板。弹簧形变始终在弹性限度内,空气阻力不计,则( )
A.时物块的加速度大小为
B.当物块开始简谐运动后,振动周期为
C.从到的过程中物块加速度先变大再变小
D.若增大物块自由下落的高度,则物块与薄板粘连后简谐运动的平衡位置高度下降
10.如图所示,弹簧一端固定在倾角为30的光滑斜面底端,上端与物体1相连接,物体1上方叠放物体2、3,物体1的质量为2m,物体2、3的质量均为m,开始时系统处于静止状态,弹簧处于弹性限度内,重力加速度大小为g,某时刻突然取走物体3,下列说法正确的是( )
A.此瞬间物体1、2的加速度为0
B.此瞬间物体1、2间的弹力为
C.之后物体2可能脱离物体1
D.之后物体2对物体1弹力的最小值为
二、多选题
11.如图所示,图甲为以O点为平衡位置,在A、B两点间做简谐运动的弹簧振子,图乙为该弹簧振子的振动图像,由图可知下列说法中正确的是( )
A.弹簧振子受重力、支持力、弹簧的弹力、回复力
B.t=0.1 s时,弹簧振子的位移为2.5 cm
C.从t=0到t=0.2 s的时间内,弹簧振子的动能持续地减小
D.在t=0.2 s与t=0.6 s两个时刻,弹簧振子的回复力不相同
12.如下图所示,一轻弹簧与质量为m的物体组成弹簧振子,物体在同一条竖直线上的A、B间做简谐运动,O为平衡位置,C为AO的中点,已知CO=h,弹簧的劲度系数为k。某时刻物体恰好以大小为v的速度经过C点并向上运动,则以此时刻开始半个周期的时间内,对质量为m的物体,下列说法正确的是( )
A.重力势能减少了2mgh B.回复力做功为2mgh
C.速度的变化量的大小为2v D.通过A点时回复力一定小于mg
13.用手机和轻弹簧制作的一个振动装置如图甲所示,以竖直向上为正方向,从某时刻开始记录手机的振动情况,振动图像如图乙所示,下列说法正确的是( )
A.0.4s时与0.6s时,手机的速度方向相反
B.0.6s时与0.8s时,手机的回复力相同
C.0.1s~0.3s内,手机的速度方向与加速度方向相反
D.0.7s~1.1s内,手机的加速度方向竖直向上
14.如图甲所示,在光滑水平地面上,劲度系数的轻弹簧一端固定在竖直墙上,另一端与位于水平地面上、质量为的滑块拴接,质量为的滑块静置在滑块的水平上表面。向左轻轻推动滑块压缩弹簧,撤去外力后滑块、一起运动,弹簧右端在、之间运动,运动过程中A、B两滑块始终相对静止,滑块A做简谐运动,它的位移-时间图像如图乙所示。下列说法中正确的是( )
A.两个滑块之间的摩擦力大小与滑块A偏离平衡位置的位移大小成正比
B.时,滑块受到的摩擦力大小为
C.滑块做简谐运动的周期为
D.内滑块通过的路程为
三、解答题(本题4小题,共44分)
15.如图所示为一弹簧振子的振动图像,试完成以下问题:
(1)写出该振子简谐运动的表达式;
(2)该振子在前的总位移是多少?路程是多少?
16.物体B静止在水平地面上,上端与一根竖直放置的轻弹簧固定,物体A静止在弹簧的上端,并也与弹簧固定。现用外力压物体A,使其向下运动d的距离时撤掉外力,在A的整个运动过程中发现B恰好刚刚离开地面,已知,弹簧的劲度系数k,重力加速度为g,求
(1)物体A的最大加速度为多少;
(2)下压距离d。
17.如图,质量均为0.6kg的物块A、B用劲度系数为的轻弹簧固定拴接,竖直静止在水平地面上物块A正上方有一个质量为M的物块C,物块C从距离A为0.8m处由静止释放,C下落后与A发生弹性碰撞,碰后瞬间A、C速度大小相等,碰撞后C上升到最高点时,弹簧的弹性势能恰好最大,忽略空气阻力三个物块均可视为质点,轻弹簧始终在弹性限度内,重力加速度g取;
(1)求物块C的质量M以及碰后C的速度。
(2)只改变C由静止下落的位置,且使C与A碰撞后立即粘在一起,碰撞时间极短,之后C与A粘合后做简谐运动的振幅,B始终未离开地面,求此运动过程中地面对物块B的最小弹力。
18.如图所示,一足够长的固定光滑斜面倾角为,底部有一垂直斜面的挡板,质量为m的物块B和质量为6m的物块A分别与劲度系数为k的轻弹簧两端拴接,物块B紧靠挡板,系统处于静止状态。质量为3m的物块C从斜面上与A相距的位置由静止释放,与A碰撞后粘连在一起成为一个整体。物块均看作质点,碰撞时间极短,弹簧始终在弹性限度内,不计空气阻力,重力加速度为g,弹性势能(其中k为轻弹簧的劲度系数、x为轻弹簧的形变量)。求:
(1)C与A碰撞后瞬间A、C整体的速度大小;
(2)碰后A、C整体做简谐运动的振幅;
(3)B对挡板的最大压力与最小压力之差。
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