高考物理 第七章機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波解析

1、第七章機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波高考調(diào)研考 綱 導(dǎo) 航內(nèi)容要求說(shuō)明34.彈簧振子.簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng).簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的振幅、周期和頻率.簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的位移-時(shí)間圖象35.單擺，在小振幅條件下單擺作簡(jiǎn)諧振動(dòng).周期公式36.振動(dòng)中的能量轉(zhuǎn)化37.自由振動(dòng)和受迫振動(dòng).受迫振動(dòng)的振動(dòng)頻率.共振及其常見(jiàn)的應(yīng)用38.振動(dòng)在介質(zhì)中的傳播波.橫波和縱波.橫波的圖象.波長(zhǎng)、頻率和波速的關(guān)系39.波的疊加.波的干涉、衍射現(xiàn)象40.聲波.超聲波及其應(yīng)用41.多普勒效應(yīng)命 題 取 向本章綜合運(yùn)用運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)和能的轉(zhuǎn)化等方面的知識(shí)討論了兩種常見(jiàn)的運(yùn)動(dòng)形式機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波的特點(diǎn)和規(guī)律，以及它們之間的聯(lián)系與區(qū)別，對(duì)于這兩種運(yùn)動(dòng)，既要認(rèn)識(shí)到它們的共同點(diǎn)

2、運(yùn)動(dòng)的周期性，如振動(dòng)物體的位移、速度、加速度、回復(fù)力、能量等都呈周期性變化；更重要的是搞清它們的區(qū)別：振動(dòng)研究的是一個(gè)孤立質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，而波研究的是波的傳播方向上參與波動(dòng)的一系列質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律.本章內(nèi)容是歷年高考的必考內(nèi)容，其中高考的熱點(diǎn)內(nèi)容是（1）單擺周期公式與其它力學(xué)規(guī)律結(jié)合的綜合性問(wèn)題；（2）振動(dòng)和波的關(guān)系；（3）波長(zhǎng)、波速和頻率的關(guān)系v=f;(4)波的圖象的理解和應(yīng)用.預(yù)計(jì)在今后的高考中將仍以選擇、填空或作圖的方式出現(xiàn)，在振動(dòng)圖象和波的圖象上出題的次數(shù)仍將最高，用圖象來(lái)考核理解能力和推理能力以及對(duì)波的圖象的理解和應(yīng)用的題目應(yīng)予以足夠的重視.另外，對(duì)于新增考點(diǎn)也應(yīng)特別重視，考查“超聲波

3、”“多普勒效應(yīng)”的基本原理及其簡(jiǎn)單應(yīng)用是未來(lái)高考必然趨勢(shì).備 考 方 略1.基本概念及典型問(wèn)題.在復(fù)習(xí)振動(dòng)時(shí),注意該部分問(wèn)題高中階段要求雖不太高,但該部分知識(shí)比較瑣碎,概念較多,且振動(dòng)規(guī)律與同學(xué)們熟知的直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律存在很大差異,應(yīng)在理解概念和規(guī)律上多下功夫.重點(diǎn)是簡(jiǎn)諧振動(dòng)的四個(gè)過(guò)程:在振動(dòng)過(guò)程中回復(fù)力、位移、速度、加速度的變化規(guī)律.單擺振動(dòng)及單擺的周期公式,是本章的一個(gè)重點(diǎn).本章為數(shù)不多的計(jì)算題大多與單擺有聯(lián)系,特別像其中的快、慢鐘的調(diào)節(jié)，等效擺長(zhǎng)、等效重力加速度,多解問(wèn)題等是學(xué)生學(xué)習(xí)典型的難點(diǎn)問(wèn)題，應(yīng)注意多做練習(xí)加以突破.波動(dòng)部分的復(fù)習(xí)應(yīng)加強(qiáng)對(duì)波的形成過(guò)程的分析和理解,明確波動(dòng)與振動(dòng)的關(guān)系,

4、注意空間和時(shí)間的周期性.2.周期性引起多解問(wèn)題周期性和對(duì)稱性是振動(dòng)和波的特征,應(yīng)充分利用這些特點(diǎn)解決振動(dòng)和波的問(wèn)題.其中振動(dòng)的周期性和波動(dòng)的周期性結(jié)合幾乎每年高考都涉及,因此,要求弄懂波動(dòng)圖象的周期性及對(duì)應(yīng)振動(dòng)的周期性,把練習(xí)的重點(diǎn)放在理解圖象的意義上.3.注意綜合能力的訓(xùn)練,注重聯(lián)系實(shí)際,培養(yǎng)創(chuàng)新能力.本章知識(shí)可與力、運(yùn)動(dòng)、動(dòng)量守恒、能量守恒、電場(chǎng)、磁場(chǎng)、電磁波等綜合.也可以與化學(xué)、生物、體育等跨學(xué)科知識(shí)綜合.只有重視綜合能力的訓(xùn)練，才能培養(yǎng)創(chuàng)新能力.第一課時(shí)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)及其圖象第一關(guān)：基礎(chǔ)關(guān)展望高考基 礎(chǔ) 知 識(shí)一、機(jī)械振動(dòng)知識(shí)講解1.機(jī)械振動(dòng)的定義物體(或物體的一部分)在某一中心位置附近做往

5、復(fù)運(yùn)動(dòng)稱為機(jī)械振動(dòng).2.機(jī)械振動(dòng)產(chǎn)生的條件(1)物體偏離平衡位置后要受到回復(fù)力的作用.(2)阻力足夠小.3.回復(fù)力使振動(dòng)物體回到平衡位置的力.回復(fù)力是按效果來(lái)命名的力,類同于!向心力"!動(dòng)力"等稱謂.它可以是重力在某方向上的分力,可以是彈力,也可以是振動(dòng)物體所受的幾個(gè)實(shí)際力的合力.回復(fù)力為零的位置為平衡位置(平衡位置物體所受合力不一定為零).二、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)知識(shí)講解1.簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)物體在跟位移大小成正比,并且總是指向平衡位置的回復(fù)力作用下的振動(dòng).受力特征:F=-kx.2.描述簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的物理量(1)位移(x):由平衡位置指向振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)所在處的有向線段.其最大值等于振幅.(2)振幅(A)

6、:振動(dòng)物體離開(kāi)平衡位置的最大距離,等于振動(dòng)位移的最大值.它反映了振動(dòng)的強(qiáng)弱.振幅是標(biāo)量.(3)周期(T)和頻率(f):描述振動(dòng)快慢的物理量.其大小由振動(dòng)系統(tǒng)本身的性質(zhì)決定,所以又叫周期和固有頻率.二者關(guān)系:T=.三、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的能量知識(shí)講解做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的物體在振動(dòng)中經(jīng)過(guò)某一位置時(shí)所具有的勢(shì)能和動(dòng)能之和,稱為簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的能量.說(shuō)明:(1)做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的物體能量的變化規(guī)律:只有動(dòng)能和勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化,對(duì)彈簧振子,機(jī)械能守恒.(2)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)中的能量跟振幅有關(guān),振幅越大,振動(dòng)的能量越大.(3)在振動(dòng)的一個(gè)周期內(nèi),動(dòng)能和勢(shì)能完成兩次周期性變化,經(jīng)過(guò)平衡位置時(shí)動(dòng)能最大,勢(shì)能最小;經(jīng)過(guò)最大位移處時(shí),勢(shì)能最大,動(dòng)能最小

7、.活學(xué)活用如圖所示,原長(zhǎng)為30 cm的輕彈簧豎立于地面,下端固定于地面,質(zhì)量m=0.1 kg的物體放到彈簧頂部,物體靜止,平衡時(shí)彈簧長(zhǎng)為26 cm.如果從距地面130 cm處自由下落到彈簧上,當(dāng)物體壓縮彈簧到距地面22 cm時(shí)(不計(jì)空氣阻力,取g=10 m/s2),有（）A.物體的動(dòng)能為1 JB.物體的重力勢(shì)能為1.08 JC.彈簧的彈性勢(shì)能為0.08 JD.物體的動(dòng)能與重力勢(shì)能之和為2.16 J解析：由題設(shè)條件畫出示意圖如圖所示,物體距地面26 cm時(shí)的位置O即為物體做間諧運(yùn)動(dòng)的平衡位置.根據(jù)動(dòng)能的對(duì)稱性可知,物體距地面22 cm時(shí)A位置的動(dòng)能與距地面30 cm時(shí)A位置的動(dòng)能相等,因此只需求

8、出物體自由下落到剛接觸彈簧時(shí)的動(dòng)能即可,由機(jī)械能守恒定律得EkA=mghA=0.1×10×1 J=1 J,故選項(xiàng)A正確.據(jù)機(jī)械能守恒,物體從A到A的過(guò)程中彈性勢(shì)能的增量Ep=mgh=0.1×10×0.08 J=0.08 J,又EpA-EpA=Ep=0.08 J,故選項(xiàng)C正確.此處重力勢(shì)能的零勢(shì)能面沒(méi)明確,故A位置的重力勢(shì)能不能確定,0.08 J是物體從130 cm處自由下落至A位置的重力勢(shì)能的減少量,故選項(xiàng)B,D錯(cuò)誤.豎直方向的彈簧振子的重力勢(shì)能的零點(diǎn)一般取在平衡位置上方 (m為振子質(zhì)量）處，這樣在平衡位置處總勢(shì)能（重力勢(shì)能和彈簧彈性勢(shì)能的總和）為零.故

9、選AC. 答案：AC第二關(guān)：技法關(guān)解讀高考解 題 技 法一、對(duì)回復(fù)力的理解技法講解對(duì)回復(fù)力應(yīng)從以下三個(gè)方面理解、掌握：1.回復(fù)力是指振動(dòng)物體所受的總是指向平衡位置的合外力，但不一定是物體受到的合外力，它是根據(jù)力的效果命名的，它總有使物體回到平衡位置的效果.回復(fù)力可以由某一個(gè)力來(lái)充當(dāng)，也可以是幾個(gè)力的合力，也可以是某個(gè)力的分力.如振動(dòng)的單擺，受重力和繩子的拉力作用，繩的拉力和重力沿半徑方向上的分力的合力，提供單擺做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力；重力沿切線方向的分力，提供了單擺振動(dòng)的回復(fù)力.2.回復(fù)力在性質(zhì)上可以是重力、彈力、摩擦力、電場(chǎng)力、磁場(chǎng)力或它們的合力.3.回復(fù)力的方向總是和位移方向相反，總是指向“平

10、衡位置”，回復(fù)力的作用是當(dāng)振子偏離開(kāi)平衡位置時(shí)，使振動(dòng)物體回到平衡位置.典例剖析例1如圖所示，質(zhì)量為m的物體A放置在質(zhì)量為M的物體B上，B與彈簧相連，它們一起在光滑水平面上做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，振動(dòng)過(guò)程中A、B之間無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng).設(shè)彈簧的勁度系數(shù)為k,當(dāng)物體離開(kāi)平衡位置的位移為x時(shí)，A、B間摩擦力的大小等于（）A.0B.kxC. D.解析：本題考查彈簧振子中的受力情況.由于A、B間無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)，則B對(duì)A的靜摩擦力，就是A做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力.以AB整體為研究對(duì)象，當(dāng)位移為x時(shí)，根據(jù)胡克定律和牛頓定律，彈簧的彈力為F=kx=（m+M）a，所以.再以A為研究對(duì)象，由牛頓定律得.答案：D二、利用簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)解題技法

11、講解簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的三個(gè)特點(diǎn)：周期性、對(duì)稱性和往復(fù)性.(1)周期性：做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的物體經(jīng)過(guò)一個(gè)周期或n個(gè)周期后，能夠恢復(fù)到原來(lái)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，因此在處理實(shí)際問(wèn)題時(shí)，要注意多解的可能性，或者需要寫出有關(guān)物理量的通式，千萬(wàn)不要用特解代替通解.（2）對(duì)稱性：做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的物體在振動(dòng)過(guò)程中，物體的位移、速度、回復(fù)力、加速度等物理量的大小關(guān)于平衡位置對(duì)稱，即只要兩點(diǎn)關(guān)于平衡位置對(duì)稱，則該兩點(diǎn)的各個(gè)物理量大小均相等，但方向不一定相同.若物體在某兩點(diǎn)的物理量有相等者，則物體在這兩點(diǎn)關(guān)于平衡位置一定對(duì)稱.(3)往復(fù)性：分析質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)情況時(shí)，只需考慮一個(gè)周期以內(nèi)的振動(dòng)情況，后一周期重復(fù)前一周期的振動(dòng).典例剖析例2彈簧振子以O(shè)

12、點(diǎn)為平衡位置做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng).從O點(diǎn)開(kāi)始計(jì)時(shí)，振子第一次到達(dá)M點(diǎn)用了0.3 s時(shí)間，又經(jīng)過(guò)0.2 s第二次通過(guò)M點(diǎn).則振子第三次通過(guò)M點(diǎn)還要經(jīng)過(guò)的時(shí)間可能是（）A. sB. sC.1.4 sD.1.6 s解析：本題考查簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的周期的概念.明確題目中的O點(diǎn)與M點(diǎn)間的位置關(guān)系及簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，便可找出結(jié)果了.如圖所示，第一種可能：即T=1.6 s第三次通過(guò)M還要經(jīng)過(guò)的時(shí)間：第二種可能：由圖可得：第三次通過(guò)M點(diǎn)還要經(jīng)過(guò)的時(shí)間：答案：AC三、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)圖象的應(yīng)用技法講解簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的圖象表示振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)的位移隨時(shí)間變化的規(guī)律，即位移時(shí)間的函數(shù)關(guān)系圖象，且不可將振動(dòng)圖象誤解為物體的運(yùn)動(dòng)軌跡.從振動(dòng)圖象上可以獲取以下信

13、息：1.從振動(dòng)圖象上可直觀地讀取振幅A、周期T（兩個(gè)相鄰正向最大位移之間的時(shí)間間隔或兩個(gè)相鄰負(fù)向最大位移之間的時(shí)間間隔）以及質(zhì)點(diǎn)在任意時(shí)刻相對(duì)平衡位置的位移x.也可以知道開(kāi)始計(jì)時(shí)時(shí)（t=0）振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)的位置.2.由振動(dòng)圖象可以判定質(zhì)點(diǎn)在任意時(shí)刻的回復(fù)力、加速度方向（總指向時(shí)間軸）.3.利用振動(dòng)圖象可以判斷某段時(shí)間內(nèi)振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)的位移、回復(fù)力、加速度、速度、動(dòng)能、勢(shì)能的變化情況.若某段時(shí)間內(nèi)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)速度指向平衡位置（可以為正，也可以為負(fù)），則質(zhì)點(diǎn)的速度、動(dòng)能均變大，位移、回復(fù)力、加速度、勢(shì)能均變小.反之，則相反.凡是圖象上與時(shí)間軸距離相等的點(diǎn)，振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)具有相同的振動(dòng)動(dòng)能和勢(shì)能.4.從振動(dòng)圖象上可以知

14、道質(zhì)點(diǎn)在任意時(shí)刻的速度方向.該點(diǎn)的斜率為正值時(shí)速度方向?yàn)檎?，該點(diǎn)的斜率為負(fù)值時(shí)速度方向?yàn)樨?fù).5.在簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)問(wèn)題中，凡是涉及到與周期有關(guān)的問(wèn)題時(shí)，可以先畫出振動(dòng)圖象，利用圖象的物理意義及其對(duì)稱性分析、求解，簡(jiǎn)捷、直觀.典例剖析例3如圖（a）是演示簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)圖象的裝置，當(dāng)盛砂漏斗下面的薄木板N被勻速拉出時(shí)，擺動(dòng)著的漏斗中漏出的砂在板上形成的曲線顯示出擺的位移隨時(shí)間變化的關(guān)系，板上的直線OO代表時(shí)間軸.如圖（b）是兩個(gè)擺中的砂在各自木板上形成的曲線. 若N1和N2板拉動(dòng)的速度v1和v2的關(guān)系為v2=2v1.則板N1、N2上曲線所代表的振動(dòng)周期T1和T2的關(guān)系為（）A.T2=T1B.T2=2T1C.T2

15、=4T1D.T2=T1解析：圖（a）是課本中演示單擺振動(dòng)圖線的實(shí)驗(yàn)裝置圖，由圖（b）中圖線可以看出，板N1、N2拉動(dòng)的距離s相同，拉N1板和拉N2板所用的時(shí)間為t1和t2，則s=v1t1=v2t2,因?yàn)関2=2v1，所以t2=t1/2.由圖（b）知，t1=T1，t2=2T2，代入得2T2=即T2=.故正確選項(xiàng)為D.答案：D第三關(guān)：訓(xùn)練關(guān)笑對(duì)高考隨 堂 訓(xùn) 練1.如圖所示，為一彈簧振子做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)圖線，在t1時(shí)刻與t2時(shí)刻振子具有相同的（）A.加速度B.速度C.回復(fù)力D.位移答案：B2.如圖所示，物體m系在兩彈簧之間，彈簧勁度系數(shù)分別為k1和k2，且k1=k，k2=2k，在開(kāi)始兩彈簧均處于自

16、然狀態(tài)，今向右拉動(dòng)m，然后釋放，物體在B、C間振動(dòng)，O為平衡位置（不計(jì)阻力），則下列判斷正確的是：（）A.m做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，OC=OBB.m做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，OCOBC.回復(fù)力F=-kxD.回復(fù)力F=-3kx解析:兩彈簧為原長(zhǎng)時(shí)，m所受的合力為零，此位置為平衡位置.設(shè)將m向右拉x，則彈簧1對(duì)m產(chǎn)生拉力F1=k1x=kx，彈簧2對(duì)m產(chǎn)生壓力F2=k2x=2kx，二力均指向平衡位置，合力為回復(fù)力，大小為F=F1+F2=3kx，方向與位移方向相反，所以m做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng).回復(fù)力F=-3kx，且簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)正、負(fù)最大位移大小相等，則OC=OB.答案:AD如圖所示，輕質(zhì)彈簧的上端懸掛在天花板上，彈簧的下端拴一小球，在外力的

17、作用下小球靜止在位置，此時(shí)彈簧的形變量為零如果使小球在位置獲得大小為（）方向豎直向下的初速度，小球?qū)⒃谪Q直方向上做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，小球運(yùn)動(dòng)到位置時(shí)的瞬時(shí)速度為零位置在、連線的中點(diǎn)，則小球做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的平衡位置()A在位置AB在位置OC在A、O之間某位置D在O、B之間某位置解析：由于小球在A點(diǎn)的速度不為零，又知B點(diǎn)速度為零，可判定AB小于2倍的振幅.又知O為AB中點(diǎn)，所以小球做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的平衡位置，一定在A、O之間某位置.答案：C4.做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的水平彈簧振子，其振子的質(zhì)量為m，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的最大速率為v，從某一時(shí)刻算起，在半個(gè)周期內(nèi)()A.彈力所做的功一定為零B.彈力做的功可能是零到之間的某一值.C.彈力的

18、沖量一定為零.D.彈簧和振子系統(tǒng)的機(jī)械能和動(dòng)量都守恒.答案：A5.一彈簧振子振幅為A，從最大位移處經(jīng)時(shí)間t0，第一次到達(dá)平衡位置，若振子從最大位移處經(jīng)過(guò)時(shí)的速度大小和加速度大小分別為v1和a1,而振子位移為時(shí)速度大小和加速度大小分別為v2和a2，那么()A.v1>v2B.v1<v2C.a1>a2D.a1<a2解析：彈簧振子做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，由簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)過(guò)程知，在最大位移處運(yùn)動(dòng)速度小，平衡位置時(shí)運(yùn)動(dòng)速度大，由此從最大位移開(kāi)始時(shí)間內(nèi)路程，又由簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，偏離平衡位置位移越大，速度越小，加速度越大，由以上分析知v1<v2，a1>a2，BC正確.答案：BC課時(shí)作業(yè)二十五簡(jiǎn)諧運(yùn)

19、動(dòng)及其圖象1.如圖所示，物體A放在物體B上，B與彈簧相連，它們?cè)诠饣矫嫔弦黄鹱龊?jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，當(dāng)彈簧伸長(zhǎng)到最長(zhǎng)時(shí)開(kāi)始記時(shí)（t=0)，取向右為正方向，A所受靜摩擦力f隨時(shí)間t變化的圖象正確的是() 解析：由題意，A物體與B物體始終保持相對(duì)靜止，兩者加速度相同，A的加速度由靜摩擦力提供.由此可知，A受到的靜摩擦力應(yīng)與B受到的回復(fù)力變化規(guī)律相同，0時(shí)刻，力最大，向左，按正弦規(guī)律變化，只有D選項(xiàng)符合條件，選D.答案：D2.一彈簧振子做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的振動(dòng)圖象如圖所示，已知彈簧的勁度系數(shù)為20 N/cm，則()A.圖中A點(diǎn)對(duì)應(yīng)的時(shí)刻振子所受的彈力大小為5 N，方向指向x軸的負(fù)方向B.圖中A點(diǎn)對(duì)應(yīng)的時(shí)刻振子的速度

20、方向指向x軸的正方向C.在04 s內(nèi)振子做了1.75次全振動(dòng)D.在04 s內(nèi)振子通過(guò)的路程為3.5 cm，位移為0解析：圖中A點(diǎn)對(duì)應(yīng)質(zhì)點(diǎn)位移為0.25 cm，由F=kx得彈力大小為5 N，方向指向平衡位置，即x軸的負(fù)方向，A正確.由圖線知質(zhì)點(diǎn)此時(shí)正向x軸正向運(yùn)動(dòng)，B也正確.04 s質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)了2個(gè)全振動(dòng)，路程應(yīng)為8A(A為振幅)，為4 cm，位移為0，故C、D錯(cuò)誤，選AB.答案：AB3.如圖所示，水平面上的輕彈簧一端與物體相連，另一端固定在墻上P點(diǎn)，已知物體的質(zhì)量為m=2.0 kg，物體與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)=0.4，彈簧的勁度系數(shù)為k=200 N/m.現(xiàn)用力F拉物體，使彈簧從處于自然狀態(tài)的O點(diǎn)

21、由靜止開(kāi)始向左移動(dòng)10 cm，這時(shí)彈簧具有彈性勢(shì)能Ep=1.0 J，物體處于靜止?fàn)顟B(tài).若取g=10 m/s2，則撤去外力F后()A.物體向右滑動(dòng)的距離可以達(dá)到12.5 cmB.物體向右滑動(dòng)的距離一定小于12.5 cmC.物體回到O點(diǎn)時(shí)速度最大D.物體到達(dá)最右端時(shí)動(dòng)能為0，系統(tǒng)機(jī)械能不為0解析: 物體m由最大位移處釋放，在彈力作用下向右加速，由于受滑動(dòng)摩擦力的作用，物體向右運(yùn)動(dòng)時(shí)的平衡位置應(yīng)在O點(diǎn)左側(cè)O處，由平衡條件mg=kx0得x0= =0.04 m=4 cm，由簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的對(duì)稱性可知到達(dá)O點(diǎn)右側(cè)OA=6 cm的A點(diǎn)時(shí)物體速度減小為零，則AA=12 cm12.5 cm,A錯(cuò)，B對(duì)；在平衡位置O處

22、速度最大，C錯(cuò)；物體到達(dá)最右端時(shí)動(dòng)能為零，彈簧處于壓縮狀態(tài)，故系統(tǒng)機(jī)械能不為零，D對(duì).答案:BD4.如圖所示，彈簧下端掛一質(zhì)量為m的物體，物體在豎直方向上做振幅為A的簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，當(dāng)物體振動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)，彈簧正好為原長(zhǎng)，則物體在振動(dòng)過(guò)程中()A.物體在最低點(diǎn)時(shí)的彈力大小應(yīng)為2mgB.彈簧的彈性勢(shì)能和物體動(dòng)能總和不變C.彈簧的最大彈性勢(shì)能等于2mgAD.物體的最大動(dòng)能應(yīng)等于mgA解析：由于物體振動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)，彈簧正好為原長(zhǎng)，故該點(diǎn)處物體的加速度大小為g，方向豎直向下，根據(jù)振動(dòng)的對(duì)稱性，物體在最低點(diǎn)時(shí)的加速度大小也為g，方向豎直向上，由牛頓第二定律F-mg=ma，而a=g得物體在最低點(diǎn)時(shí)的彈力大小應(yīng)為2

23、mg,A選項(xiàng)正確；在振動(dòng)過(guò)程中彈簧的彈性勢(shì)能、物體動(dòng)能及物體的重力勢(shì)能總和不變，B選項(xiàng)錯(cuò)誤；從最高點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)，由機(jī)械能守恒得重力勢(shì)能的減少等于彈簧彈性勢(shì)能的增加，故彈簧的最大彈性勢(shì)能等于2mgA,C選項(xiàng)正確；物體在平衡位置時(shí)具有最大動(dòng)能，從最高點(diǎn)到平衡位置的過(guò)程中，由動(dòng)能定理得Ekm=mgA-W彈簧，故D選項(xiàng)錯(cuò)誤.答案：AC5.如圖甲所示，小球在內(nèi)壁光滑的固定半圓形軌道最低點(diǎn)附近做小角度振動(dòng)，其振動(dòng)圖象如圖乙所示，以下說(shuō)法正確的是()A.t1時(shí)刻小球速度為零，軌道對(duì)它的支持力最小B.t2時(shí)刻小球速度最大，軌道對(duì)它的支持力最小C.t3時(shí)刻小球速度為零，軌道對(duì)它的支持力最大D.t4時(shí)刻小球速

24、度最大，軌道對(duì)它的支持力最大解析:小球在t1和t3時(shí)刻，位移最大，小球速度為零，軌道對(duì)小球支持力最?。辉趖2和t4時(shí)刻，位移為零，小球速度最大，軌道對(duì)小球的支持力最大.答案:AD6.如圖所示，質(zhì)量分別為mA=2 kg和mB=3 kg的A、B兩物塊，用勁度系數(shù)為k的輕彈簧相連后豎直放在水平面上，今用大小為F=45 N的力把物塊A向下壓而使之處于靜止，突然撤去壓力，則()A.物塊B有可能離開(kāi)水平面B.物塊B不可能離開(kāi)水平面C.只要k足夠小，物塊B就可能離開(kāi)水平面D.只要k足夠大，物塊B就可能離開(kāi)水平面解析:先假設(shè)B物體是固定的，A將做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，其平衡位置彈簧被壓縮的長(zhǎng)度為x=，其振幅為A=，則A運(yùn)

25、動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)，彈簧的伸長(zhǎng)量為，而此時(shí)彈簧上的拉力為最大：F=kx=25 N，仍小于物體B的重力，故物塊B不可能離開(kāi)水平面，B選項(xiàng)正確.答案:B7.如圖所示，一輕彈簧與質(zhì)量為m的物體組成彈簧振子，物體在同一條豎直線上的A、B間做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，O為平衡位置，C為AO的中點(diǎn)，已知OC=h，振子的周期為T，某時(shí)刻物體恰好經(jīng)過(guò)C點(diǎn)并向上運(yùn)動(dòng)，則從此時(shí)刻開(kāi)始的半個(gè)周期時(shí)間內(nèi)，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A.重力做功2mghB.重力的沖量大小為mgT/2C.合外力的沖量為零D.合外力做功為零解析:由題意知半個(gè)周期后，振子將運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)關(guān)于O對(duì)稱的位置，且正在向下運(yùn)動(dòng)，故重力做功WG=mg·2h=2mgh，重力沖

26、量IG=mgt=mg·，根據(jù)動(dòng)量定理，合沖量I合=p=mv-(-mv)=2mv不為零，合外力做功由動(dòng)能定理得W=Ek=0，故錯(cuò)誤的只有C選項(xiàng).答案:C8.（江蘇）如圖所示,物體A置于物體B上,一輕質(zhì)彈簧一端固定,另一端與B相連,在彈性限度范圍內(nèi),A和B一起在光滑水平面上做往復(fù)運(yùn)動(dòng)(不計(jì)空氣阻力),并保持相對(duì)靜止,則下列說(shuō)法正確的是（）A.A和B均做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)B.作用在A上的靜摩擦力大小與彈簧的形變量成正比C.B對(duì)A的靜摩擦力對(duì)A做功,而A對(duì)B的靜摩擦力對(duì)B不做功D.B對(duì)A的靜摩擦力始終對(duì)A做正功,而A對(duì)B的靜摩擦力始終對(duì)B做負(fù)功解析：A,B保持相對(duì)靜止,其水平方向的運(yùn)動(dòng)等效于水平方向彈

27、簧振子的運(yùn)動(dòng),故A對(duì);A物體做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力是B對(duì)A的靜摩擦力提供的,設(shè)B對(duì)A的靜摩擦力為F時(shí),彈簧伸長(zhǎng)量為x,對(duì)A物體有:F=mAa,對(duì)A、B整體有：kx=(mA+mB)a,聯(lián)立得：F=,由此可知B正確；B對(duì)A的靜摩擦力可以對(duì)A做正功，也可以對(duì)A做負(fù)功，故C、D錯(cuò).答案：AB9.如圖所示，一塊涂有碳黑的玻璃板，質(zhì)量為2 kg，在拉力F的作用下，由靜止開(kāi)始豎直向上做勻加速運(yùn)動(dòng)，一個(gè)裝有振針的振頻率為5 Hz的電動(dòng)音叉在玻璃板上畫出如圖所示的曲線，量得OA=1 cm，OB=4 cm,OC=9 cm，則外力F應(yīng)為. 解析:對(duì)玻璃板受力分析，有F-mg=ma.而振針的頻率為5 Hz，T=0.2 s，則OA段，AB段，BC段所用的時(shí)間均為0.1 s，OC段所用時(shí)間t=0.3 s.由s=at2,得a=2 m/s2解得F=mg+ma=2×(10+2)=24 N.答案:24 N10.一輕質(zhì)彈簧直立在地面上，其勁度系數(shù)k=400 N/m，彈簧的上端與空心物體A連接，物體B置于A內(nèi)，B的上下表面恰好與A接觸，如圖所示.A和B質(zhì)量均為1 kg，先將A向上抬高使彈簧伸長(zhǎng)5 cm后由靜止釋放，A和B一起做上下方向的簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng).已知彈簧的彈性勢(shì)能決定于彈簧形變大小（g取1