高中物理鞏固練習(xí)簡諧運動的回復(fù)力和能量單擺提高

【鞏固練習(xí)】一、選擇題1．簡諧運動的回復(fù)力（）．A．可以是恒力B．可以是方向不變而大小變化的力C．可以是大小不變而方向改變的力D．一定是變力2．關(guān)于振幅，以下說法中正確的是（）．A．物體振動的振幅越大，振動越強烈B．一個確定的振動系統(tǒng)，振幅越大振動系統(tǒng)的能量越大C．振幅越大，物體振動的位移越大D．振幅越大，物體振動的加速度越大3．做簡諧運動的振子每次通過同一位置時，相同的物理量是（）．A．速度B．加速度C．位移D．動能4．（2015福建期末）一個彈簧振子沿x軸做簡諧運動，取平衡位置O為x軸坐標(biāo)原點．從某時刻開始計時，經(jīng)過四分之一周期，振子具有沿x軸正方向的最大加速度．能正確反映振子位移x與時間t關(guān)系的圖像是 ()5．汽車在凹凸不平的道路上前進(jìn)，車廂上下振動．若在某段時間內(nèi)，車廂做簡諧運動．你坐在車廂內(nèi)，則車廂振動到何位置時，你感到車座對你的支持力最大（）．A．當(dāng)振動到最低點時B．當(dāng)振動到最高點時C．當(dāng)向上振動經(jīng)過平衡位置時D．當(dāng)向下振動經(jīng)過平衡位置時6．（2015石家莊校級月考）如圖所示，彈簧振子在振動過程中，振子從a到b歷時0.2s，振子經(jīng)a、b兩點時速度相同，若它從b再回到a的最短時間為0.4s，則該振子的振動頻率為 ()A．1Hz B．1.25Hz C．2Hz D．2.5Hz7．甲、乙兩彈簧振子，振動圖像如圖所示，則可知（）．A．兩彈簧振子完全相同B．兩彈簧振子所受回復(fù)力最大值之比F甲∶F乙=2∶1C．振子甲速度為零時，振子乙速度最大D．振子的振動頻率之比，甲∶乙=1∶28．做簡諧運動的彈簧振子，振子質(zhì)量為m，最大速率為v，則下列說法中正確的是（）．A．從某時刻算起，在半個周期的時間內(nèi)，回復(fù)力做的功一定為零B．從某時刻算起，在半個周期的時間內(nèi)，回復(fù)力做的功可能是零到之間的某一個值C．從某時刻算起，在半個周期的時間內(nèi)，速度變化量一定為零D．從某時刻算起，在半個周期的時間內(nèi)，速度變化量的大小可能是零到2v之間的某一個值9．如圖所示，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的簡諧運動，當(dāng)小球振動到最高點時彈簧正好為原長，則小球在振動過程中（）．A．小球最大動能應(yīng)等于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．小球在最低點時的彈力大于2mg10．如圖所示，光滑槽的半徑R遠(yuǎn)大于小球運動弧長．今有兩個小球（視為質(zhì)點）同時由靜止釋放，其中甲球開始時離圓槽最低點O點遠(yuǎn)些，則它們第一次相遇的地點在（）．A．O點B．O點偏左C．O點偏右D．無法確定，因為兩小球質(zhì)量關(guān)系未定11．如圖所示，用絕緣細(xì)絲線懸吊著的帶正電小球在勻強磁場中做簡諧運動，則（）．A．當(dāng)小球每次通過平衡位置時，動能相同B．當(dāng)小球每次通過平衡位置時，速度相同C．當(dāng)小球每次通過平衡位置時，絲線拉力相同D．撤去磁場后，小球擺動周期變大12．一個單擺，在第一個行星上的周期為T1，在第二個行星上的周期為T2，若這兩個行星的質(zhì)量之比為M1∶M2=4∶1，半徑之比R1∶R2=2∶1，則（）．A．T1：T2=1∶1B．T1∶T2=4∶1C．T1：T2=2∶1D．T1∶T2=1∶213．如圖所示，三根細(xì)線于O點處打結(jié)，A、B端固定在同一水平面上相距為三的兩點上，使AOB成直角三角形，∠BAO=30°，已知OC線長是L，下端C點系著一個小球（直徑可忽略）．下列說法中正確的是（）．A．讓小球在紙面內(nèi)擺動，周期B．讓小球在垂直紙面方向擺動，其周期C．讓小球在紙面內(nèi)擺動，周期D．讓小球在垂直紙面內(nèi)擺動，周期二、填空題14．(2015揚州高三測試)一根輕繩一端系一小球，另一端固定在O點，制成單擺裝置．在O點有一個能測量繩的拉力大小的力傳感器，讓小球繞O點在豎直平面內(nèi)做簡諧振動，由傳感器測出拉力F隨時間t的變化圖像如圖所示，則小球振動的周期為s，此單擺的擺長為m（重力加速度g取10m/s2，取π2≈10）．15．有五組同學(xué)用單擺測定重力加速度，各組的實驗器材、數(shù)據(jù)如下表所示．若各組同學(xué)實驗操作水平一樣，那么第________組同學(xué)測定的結(jié)果最準(zhǔn)確．若該組同學(xué)根據(jù)自己測得的實驗數(shù)據(jù)作出單擺的振動圖像，如圖所示，那么該同學(xué)測出的重力加速度大小是________m／s2．組制擺球材料最大偏角擺長測全振動次數(shù)1木10°0.40m102鋁10°0.50m203銅12°0.60m304鐵11°0.80m405鋁8°0.80m5016．如圖所示為一單擺及其振動圖像，根據(jù)圖回答：（1）單擺的振幅為________，頻率為________，擺長約為________；圖中所示周期內(nèi)位移x最大的時刻為________．（2）若擺球從E指向G為正方向，為最大擺角，則圖像中O、A、B、C點分別對應(yīng)單擺中________點．一周期內(nèi)加速度為正且減小，并與速度同方向的時間范圍是一勢能增加且速度為正的時間范圍是________。（3）單擺擺球多次通過同一位置時，下述物理量變化的是________．A．位移B．速度C．加速度D．動量E．動能F．?dāng)[線張力（4）當(dāng)在懸點正下方O＇處有一光滑水平細(xì)釘可擋住擺線，且，則單擺周期為________s，擋后繩張力________。三、解答題17．一輕彈簧直立在地面上，其勁度系數(shù)為k=400N／m，彈簧的上端與盒子A連接在一起，盒子內(nèi)裝物體B，B的上、下表面恰與盒子接觸，如圖所示，A和日的質(zhì)量mA=mB=1kg，g取10m／s2，不計阻力，先將A向上抬高使彈簧伸長5cm后從靜止釋放．A和B一起做上下方向的簡諧運動，已知彈簧的彈性勢能決定于彈簧的形變大小，試求：（1）盒子A的振幅；（2）物體B的最大速率；（3）當(dāng)A、B的位移為正的最大和負(fù)的最大時，A對B的作用力的大小分別是多少？18．有一單擺在地面上一定時間內(nèi)振動了N次，將它移到某高山上，在相同時間內(nèi)振動了（N－1）次，由此可粗略地推算出此山的高度約為地球半徑的多少倍？【答案與解析】一、選擇題1．【答案】D【解析】由F=－kx可知，由于位移的大小和方向在變化，因此回復(fù)力的大小和方向也在變化，一定是變力．2．【答案】A、B【解析】物體振動的能量由振幅來表示．振幅越大，振動能量越大，振動越強烈．因此A、B兩項正確．振幅是質(zhì)點離開平衡位置的最大距離，與位移無關(guān)．而加速度隨時間時刻變化，所以C、D兩項不正確．3．【答案】B、C、D【解析】振子通過同一位置時，位移、加速度的大小和方向都相同．速度的大小相同，但方向不一定相同，因此B、C、D三項正確．4．【答案】A【解析】根據(jù)F＝－kx及牛頓第二定律得，當(dāng)振子具有沿x軸正方向的最大加速度時，其具有沿x軸負(fù)方向的最大位移，故選項A正確，選項B、C、D錯誤．5．【答案】A【解析】車廂和人在豎直方向做簡諧運動時，運動到最低點，加速度向上且最大．由FN－mg=ma，可知FN=mg+ma，F(xiàn)N最大．而在平衡位置時FN－mg=0，F(xiàn)N=mg．在最高點時，加速度方向向下，F(xiàn)N＜mg．6．【答案】B【解析】由簡諧運動的對稱性可知，tOb＝0.1s，tbc＝0.1s，故，解得T＝0.8s，，選項B正確．7．【答案】C、D【解析】由題圖可知f甲∶f乙=1∶2，因此振子不相同，A項錯誤，D項正確．由題圖可知C正確．因F甲=k甲A甲，F(xiàn)乙=k乙A乙，由于k甲和k乙關(guān)系未知，因此無法判斷F甲∶F乙=2∶1，所以B項不正確．8．【答案】A、D【解析】相距半個周期的兩個時刻，速度的大小相等，方向相反．因此由可知，A項正確，B項錯誤．由于在開始計時時速度的大小未知，由Δv=v1－(－v1)=2v1，0≤v1≤v可知，C項錯誤，D項正確．9．【答案】C【解析】小球平衡位置kx0=mg，當(dāng)?shù)竭_(dá)平衡位置時，有，A錯．機械能守恒，是動能、重力勢能和彈性勢能之和保持不變，B錯．從最高點到最低點，重力勢能全部轉(zhuǎn)化彈性勢能Ep=2mgA，最低點加速度大小等于最高點加速度g，據(jù)牛頓第二定律F－mg=mg，F(xiàn)=2mg．D錯．10．【答案】A【解析】由于半徑R遠(yuǎn)大于運動的弧長，所以可以認(rèn)為小球做簡諧運動，其周期都為，與位移的大小無關(guān)．同時到達(dá)O點，A項正確．11．【答案】A【解析】小球在磁場中運動時，由于洛倫茲力不做功，所以機械能守恒．運動到最低點，小球的速度大小相同，但方向可能不同，A項正確，B項錯誤．小球左、右通過最低點，向心力相同，洛倫茲力方向相反，所以拉力不同，C項不正確．由于洛倫茲力不提供回復(fù)力，因此有無磁場，不影響振動周期，D項錯誤．12．【答案】A【解析】單擺的周期公式為，同一單擺即有．又根據(jù)萬有引力定律，有，因此，故，故A項正確．13．【答案】A【解析】讓小球在紙面內(nèi)擺動，在擺角很小時，單擺以O(shè)點為懸點，擺長為L周期為。讓小球在垂直紙面內(nèi)擺動，擺球以O(shè)C的延長線與AB的交點為中心擺動，擺長為，周期為，選項A正確．二、填空題14．【答案】、【解析】因為一個周期內(nèi)兩次經(jīng)過平衡位置，經(jīng)過平衡位置時拉力最大，可知小球的周期為，根據(jù)：，得擺長為：15．【答案】59.74【解析】第5組同學(xué)的單擺擺長適當(dāng)，偏角小于10°，振動次數(shù)較多，誤差最?。畯恼駝訄D像上知T=1.80s，代入公式，得g=9.74m／s2．16．【答案】（1）3cm0.5Hz1m0.5s末和1.5s末（2）E、G、E、F1.5～2.0s間0～0.5s間（3）B、D（4）1.5變大【解析】（4）放釘后改變了擺長．因此單擺周期應(yīng)分成釘左側(cè)的半個周期，前已求出擺長為1m，所以；釘右側(cè)的半個周期，，所以T=t左+t右=1.5s．由受力分析，張力，因為釘擋繩前后瞬間擺球速度不變，球重力不變，擋后擺線長為擋前的，所以擋后繩張力變大．三、解答題17．【答案】見解析【解析】（1）振子在平衡位置時，所受合力為零，設(shè)此時彈簧被壓縮Δ/r