高中物理滬科版4第一章機(jī)械振動 學(xué)業(yè)分層測評第1章探究物體做簡諧運(yùn)動的原因

學(xué)業(yè)分層測評第1章探究物體做簡諧運(yùn)動的原因(建議用時：45分鐘)[學(xué)業(yè)達(dá)標(biāo)]1.簡諧運(yùn)動的特點(diǎn)是()A.回復(fù)力跟位移成正比且反向B.速度跟位移成反比且反向C.加速度跟位移成正比且反向D.振幅跟位移成正比E.振幅跟位移無關(guān)【解析】由F＝－kx，a＝eq\f(F,m)＝－eq\f(kx,m)，可知A、C選項正確.當(dāng)位移增大時，速度減小，但位移的方向與速度方向可能相同，也可能相反，故B選項不正確.振幅與位移無關(guān)，D不正確，E選項正確.【答案】ACE2.關(guān)于做簡諧運(yùn)動物體的平衡位置，下列敘述正確的是()A.是回復(fù)力為零的位置B.是回復(fù)力產(chǎn)生的加速度改變方向的位置C.是速度為零的位置D.是回復(fù)力產(chǎn)生的加速度為零的位置E.是勢能最大的位置【解析】平衡位置處，x＝0，則回復(fù)力F＝0，回復(fù)力產(chǎn)生的加速度為零，且此處速度最大勢能最小，A、D正確，C、E錯誤.在平衡位置兩邊位移方向相反，回復(fù)力方向相反，對應(yīng)加速度方向相反，B正確.【答案】ABD3.關(guān)于簡諧運(yùn)動，以下說法正確的是()A.回復(fù)力可能是物體受到的合外力B.回復(fù)力是根據(jù)力的作用效果命名的C.振動中位移的方向是不變的D.物體振動到平衡位置時所受合外力一定等于零E.振動中振幅是不變的【解析】回復(fù)力可以是某個力，可以是某個力的分力，也可以是幾個力的合力，A正確；回復(fù)力可以由重力、彈力、摩擦力等各種不同性質(zhì)的力提供，其效果是使物體回到平衡位置，B正確；位移是從平衡位置指向物體所在位置，其方向是不同的，做簡諧運(yùn)動的物體振幅是不變的，C錯誤，E正確；物體振動到平衡位置時，所受回復(fù)力為零，但合外力不一定為零，D錯誤.【答案】ABE4.如圖1-2-8所示是某一質(zhì)點(diǎn)做簡諧運(yùn)動的圖像，下列說法正確的是()【導(dǎo)學(xué)號：38910004】圖1-2-8A.在第1s內(nèi)，質(zhì)點(diǎn)速度逐漸增大B.在第2s內(nèi)，質(zhì)點(diǎn)速度逐漸增大C.在第3s內(nèi)，動能轉(zhuǎn)化為勢能D.在第4s內(nèi)，動能轉(zhuǎn)化為勢能E.在第4s內(nèi)，加速度逐漸減小【解析】質(zhì)點(diǎn)在第1s內(nèi)，由平衡位置向正向最大位移處運(yùn)動，做減速運(yùn)動，所以選項A錯誤；在第2s內(nèi)，質(zhì)點(diǎn)由正向最大位移處向平衡位置運(yùn)動，做加速運(yùn)動，所以選項B正確；在第3s內(nèi)，質(zhì)點(diǎn)由平衡位置向負(fù)向最大位移處運(yùn)動，動能轉(zhuǎn)化為勢能，所以選項C正確；在第4s內(nèi)，質(zhì)點(diǎn)由負(fù)向最大位移處向平衡位置運(yùn)動加速度減小，速度增大，勢能轉(zhuǎn)化為動能，所以選項D錯誤，E正確.【答案】BCE5.如圖1-2-9所示，物體m系在兩彈簧之間，彈簧的勁度系數(shù)分別為k1和k2，且k1＝k，k2＝2k，兩彈簧均處于自然狀態(tài)，今向右拉動m，然后釋放，物體在B、C間振動，O為平衡位置(不計阻力)，則m做________運(yùn)動，OC________OB(選填“>”“<”或“＝”)，回復(fù)力F＝________.圖1-2-9【解析】設(shè)m在平衡位置O處，兩彈簧均處于原長狀態(tài)，則m振動后任取一位置A.設(shè)在A處m的位移大小為x，則在A處m所受水平方向的合力大小F＝k2x＋k1x＝(k2＋k1)x，考慮到F與x的方向關(guān)系有：F＝－(k2＋k1)x＝－3kx，可見m做的簡諧運(yùn)動，由簡諧運(yùn)動的對稱性可得OC＝OB.【答案】簡諧＝－3kx6.如圖1-2-10所示，將彈簧振子從平衡位置拉下一段距離Δx，釋放后振子在A、B間振動，且AB＝20cm，振子由A到B的時間為s.若使振子在AB＝10cm間振動，則振子由A到B的時間為________.圖1-2-10【解析】由于周期不變，仍為s，A到B仍用時s.【答案】s7.如圖1-2-11所示，一彈簧振子在光滑水平面A、B間做簡諧運(yùn)動，平衡位置為O，已知振子的質(zhì)量為M.圖1-2-11(1)簡諧運(yùn)動的能量取決于________，本題中物體振動時________能和________能相互轉(zhuǎn)化，總________能守恒.(2)若振子運(yùn)動到B處時將一質(zhì)量為m的物體放到振子的上面，且它們無相對運(yùn)動而一起運(yùn)動，下列說法正確的是()A.振幅不變B.振幅減小C.最大動能不變D.最大動能減少E.振動系統(tǒng)的總能量不變【解析】(1)簡諧運(yùn)動的能量取決于振幅，本題中物體振動時動能和彈性勢能相互轉(zhuǎn)化，總機(jī)械能守恒.(2)振子運(yùn)動到B點(diǎn)時速度恰為零，此時放上質(zhì)量為m的物體，系統(tǒng)的總能量即為此時彈簧儲存的彈性勢能，由于簡諧運(yùn)動中機(jī)械能守恒，所以振幅保持不變，因此A正確，B錯誤.由于機(jī)械能守恒，最大動能不變，所以C、E正確，D錯誤.【答案】(1)振幅動彈性勢機(jī)械(2)ACE[能力提升]8.公路上勻速行駛的貨車受一擾動，車上貨物隨車廂底板上下振動但不脫離底板.一段時間內(nèi)貨物在豎直方向振動可視為簡諧運(yùn)動，周期為T.豎直向上為正方向，以某時刻為計時起點(diǎn)，其振動圖像如圖1-2-12所示，則()【導(dǎo)學(xué)號：38910005】圖1-2-12＝eq\f(1,4)T時，貨物對車廂底板的壓力最?。絜q\f(1,2)T時，貨物對車廂底板的壓力最小＝eq\f(3,4)T時，貨物對車廂底板的壓力最大＝eq\f(3,4)T時，貨物對車廂底板的壓力最?。絋時，貨物所受合力為零【解析】要使貨物對車廂底板的壓力最大，則車廂底板對貨物的支持力最大，則要求貨物向上的加速度最大，由振動圖像可知在eq\f(3,4)T時，貨物向上的加速度最大，則C選項正確；若貨物對車廂底板的壓力最小，則車廂底板對貨物的支持力最小，則要求貨物向下的加速度最大，由振動圖像可知在eq\f(T,4)時，貨物向下的加速度最大，所以選項A正確，B、D錯誤.T時刻貨物所受壓力與重力等大反向，選項E正確.【答案】ACE9.如圖1-2-13所示，彈簧上面固定一質(zhì)量為m的小球，小球在豎直方向上做振幅為A的簡諧運(yùn)動，當(dāng)小球振動到最高點(diǎn)時彈簧正好為原長，則小球在振動過程中()【導(dǎo)學(xué)號：38910006】圖1-2-13A.小球最大動能應(yīng)小于mgAB.彈簧的彈性勢能和小球動能總和保持不變C.彈簧最大彈性勢能等于2mgAD.小球在最低點(diǎn)時的彈力大于2mgE.小球在最低點(diǎn)時的彈力等于2mg【解析】小球的平衡位置kx0＝mg，x0＝A＝eq\f(mg,k)，當(dāng)?shù)竭_(dá)平衡位置時，有mgA＝eq\f(1,2)mv2＋eq\f(1,2)kA2，A對；機(jī)械能守恒，是動能、重力勢能和彈性勢能之和保持不變，B錯；從最高點(diǎn)到最低點(diǎn)，重力勢能全部轉(zhuǎn)化為彈性勢能，Ep＝2mgA，最低點(diǎn)加速度等于最高點(diǎn)加速度g，據(jù)牛頓第二定律F－mg＝mg，F(xiàn)＝2mg，C、E正確，D錯.【答案】ACE10.如圖1-2-14所示，一個質(zhì)量為m的木塊放在質(zhì)量為M的平板小車上，它們之間的最大靜摩擦力是fm，在勁度系數(shù)為k的輕質(zhì)彈簧作用下，沿光滑水平面做簡諧運(yùn)動.為使小車能和木塊一起振動，不發(fā)生相對滑動，簡諧運(yùn)動的振幅不能大于________.圖1-2-14【解析】小車做簡諧運(yùn)動的回復(fù)力是木塊對它的靜摩擦力.當(dāng)它們的位移最大時，加速度最大，受到的靜摩擦力最大.為了不發(fā)生相對滑動，達(dá)到最大位移時，小車的最大加速度a＝eq\f(fm,M)，即系統(tǒng)振動的最大加速度.對整體：達(dá)到最大位移時的加速度最大，回復(fù)力k·A＝(M＋m)a，則振幅A≤eq\f(M＋mfm,kM).【答案】eq\f(M＋mfm,kM)11.如圖1-2-15所示，一輕彈簧一端固定，另一端連接一物塊構(gòu)成彈簧振子，該物塊是由a、b兩個小物塊粘在一起組成的.物塊在光滑水平面上左右振動，振幅為A0，周期為T0.當(dāng)物塊向右通過平衡位置時，a、b之間的粘膠脫開；以后小物塊a振動的振幅和周期分別為A和T，則A________A0(選填“>”“<”“＝”)，T________T0(選填“>”“<”“＝”).圖1-2-15【解析】(1)彈簧振子振動過程中，機(jī)械能守恒，振子經(jīng)過平衡位置時，彈性勢能為零，動能最大，從平衡位置運(yùn)動到最大位移處時，動能轉(zhuǎn)化為彈性勢能.本題中，當(dāng)粘膠脫開后，物塊a與彈簧連接所構(gòu)成的新的彈簧振子的機(jī)械能減小，新振子到達(dá)最大位移處時的彈性勢能減小，即振子振動的振幅減??；新的彈簧振子的振幅減小，振子從最大位移處加速運(yùn)動到平衡位置的距離減小，運(yùn)動中的加速度比原振子振動時的大，所以運(yùn)動時間減小，振子振動的周期減小.(T＝2πeq\r(\f(m,k))，由于振子質(zhì)量減小導(dǎo)致周期減小)【答案】＜＜12.一質(zhì)量為m，側(cè)面積為S的正方體木塊，放在水面上靜止(平衡)，如圖1-2-16所示.現(xiàn)用力向下將其壓入水中一段深度后(未全部浸沒)撤掉外力，木塊在水面上下振動，試判斷木塊的振動是否為簡諧運(yùn)動.【