人教版 (2019)选择性必修 第一册3 简谐运动的回复力和能量课时作业

这是一份人教版 (2019)选择性必修 第一册3 简谐运动的回复力和能量课时作业，共3页。试卷主要包含了解析等内容，欢迎下载使用。

1．关于简谐运动的回复力F＝－kx的含义，下列说法正确的是( )
A．k是弹簧的劲度系数，x是弹簧的长度
B．k是回复力跟位移的比值，x是做简谐运动的物体离开平衡位置的位移
C．根据k＝－eq \f(F,x)，可以认为k与F成正比
D．表达式中的“－”表示F始终阻碍物体的运动
2．[2022·浙江高二月考](多选)水平弹簧振子在做简谐运动过程中的位移随时间变化的关系如图所示，则下列说法中正确的是( )
A．振子在0.1s时的速度发生反向
B．振子在0.15s时的弹性势能最大，动能最小
C．振子在0.05s到0.15s过程中，回复力先变大再变小
D．振子在0.15s到0.2s过程中，速度增大、加速度减小
3．(多选)如图所示为某物体做简谐运动的图像，下列说法中正确的是( )
A．物体在0.2s时刻与0.4s时刻的速度相同
B．物体在0.6s时刻与0.4s时刻的动能相同
C．0.7～0.9s时间内物体的加速度在减小
D．0.9～1.1s时间内物体的势能在增加
4．(多选)光滑斜面上有一物块A被平行于斜面的轻质弹簧拉住并静止于O点，如图所示，现将A沿斜面拉到B点无初速释放，物块A在B、C之间做简谐运动，则下列说法正确的是( )
A．物块A在运动过程中机械能守恒
B．物块A在C点时弹簧的弹性势能最小
C．物块A在C点时系统的势能最大，在O点时系统的势能最小
D．物块A在B点时机械能最小
5.
如图所示，轻质弹簧的下端系着B、C两球，mB＝100g，mC＝500g，系统静止时弹簧伸长量x＝15cm，未超出弹性限度．若剪断B、C间的细绳，则B在竖直方向做简谐运动，问：(g取10m/s2)
(1)B的振幅为多大？
(2)B的最大加速度为多大？
素养综合练
6．如图所示，质量为3m的框架放在一水平台秤上，一轻质弹簧上端固定在框架上，下端拴一质量为m的金属小球，小球上下振动．当小球运动到最低点时，台秤的示数为5mg.求：
(1)小球运动到最高点时，小球的瞬时加速度大小为多少？
(2)此时台秤的示数为多少？
课时分层作业(九) 简谐运动的回复力和能量
1．解析：对弹簧振子来说，k为劲度系数，x为质点离开平衡位置的位移，对于其他简谐运动，k不是劲度系数，而是一个比例系数，故A错误，B正确；该系数由系统本身结构决定，与力F和位移x无关，C错误；“－”只表示回复力与位移反向，回复力有时是动力，D错误．
答案：B
2．解析：A错：t＝0.1s时，振子回到平衡位置并向负方向运动，速度方向没有改变．B对：t＝0.15s时，振子运动到负向最大位移处，此时弹簧形变量最大，振子速度为0.C错：t＝0.05s到t＝0.15s过程中，振子从正向最大位移处运动到负向最大位移处，其回复力先变小再变大．D对：t＝0.15s到t＝0.2s过程中，振子由负向最大位移处向平衡位置运动，速度增大，加速度减小．
答案：BD
3．解析：由简谐运动的对称性可知，物体在0.2s时刻与0.4s时刻速度相同，A正确；物体在0.6s时刻与0.4s时刻速度大小相等，方向相反，但动能相同，B正确；0.7～0.9s时间内，物体远离平衡位置，位移增大，加速度增大，C错误；0.9～1.1s时间内动能增大，势能减小，D错误．
答案：AB
4．解析：A错：在运动过程中，物块A和弹簧组成的系统的机械能守恒，由于弹簧的弹性势能是变化的，故物块A的机械能不守恒．B错：当物块A被平行于斜面的轻质弹簧拉住并静止于O点时，物块A受到弹簧沿斜面向上的弹力，弹簧处于伸长状态，结合简谐运动的对称性可知，物块A在B点时弹簧的伸长量一定最大，而物块A在C点时，弹簧可能处于原长状态，也可能处于压缩状态或伸长状态，可知在C点时，弹簧的弹性势能不一定最小．C对：物块A和弹簧组成的系统的机械能守恒，物块A在C点时，动能为零，故物块A与弹簧构成的系统的势能(重力势能和弹性势能之和)最大，在O点时，动能最大，故势能最小．D对：物块A和弹簧组成的系统的机械能守恒，物块A在B点时，弹簧的伸长量最大，弹簧的弹性势能最大，物块A的机械能最小．
答案：CD
5．解析：(1)B的平衡位置是剪断绳后B受合力为0的位置，设弹簧的劲度系数为k，则B、C静止时，由平衡条件得，弹簧伸长量x＝eq \f(（mC＋mB）g,k)，没有C且B受合力为0时，弹簧伸长量x′＝eq \f(mBg,k)，代入数据解得x′＝2.5cm，则B的振幅A＝x－x′＝12.5cm.
(2)此题等效于用F＝mCg的力拉B使弹簧伸长15cm后释放，则释放时B的加速度最大，此时合力与F等大、反向，则amax＝eq \f(F,mB)＝eq \f(mCg,mB)＝eq \f(0.5×10,0.1)m/s2＝50m/s2.
答案：(1)12.5cm (2)50m/s2
6．解析：(1)当小球运动到最低点时，台秤示数为5mg，即框架对台秤的压力大小为5mg，
由牛顿第三定律知，台秤对框架的支持力为FN＝5mg；
设最低点时小球的加速度大小为a，弹簧的弹力为F，此时框架的加速度大小为零，
则对框架分析得F＋3mg＝FN，
解得F＝2mg，
对小球应用牛顿第二定律得
F合＝F－mg＝mg，
又F合＝ma，解得a＝g.
(2)由弹簧振子的对称性可知，小球运动到最高点时，小球加速度的大小也为g，方向竖直向下．所以此时弹簧处于原长，对框架没有作用力，台秤的示数为框架的重力，即为3mg.
答案：(1)g (2)3mg