新教材2025版高中物理課時(shí)分層作業(yè)九簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力和能量新人教版選擇性必修第一冊(cè)

課時(shí)分層作業(yè)(九)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力和能量基礎(chǔ)過(guò)關(guān)練1．關(guān)于簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力F＝－kx的含義，下列說(shuō)法正確的是()A．k是彈簧的勁度系數(shù)，x是彈簧的長(zhǎng)度B．k是回復(fù)力跟位移的比值，x是做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的物體離開(kāi)平衡位置的位移C．依據(jù)k＝－eq\f(F,x)，可以認(rèn)為k與F成正比D．表達(dá)式中的“－”表示F始終阻礙物體的運(yùn)動(dòng)2．[2024·浙江高二月考](多選)水平彈簧振子在做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的位移隨時(shí)間變更的關(guān)系如圖所示，則下列說(shuō)法中正確的是()A．振子在0.1s時(shí)的速度發(fā)生反向B．振子在0.15s時(shí)的彈性勢(shì)能最大，動(dòng)能最小C．振子在0.05s到0.15s過(guò)程中，回復(fù)力先變大再變小D．振子在0.15s到0.2s過(guò)程中，速度增大、加速度減小3．(多選)如圖所示為某物體做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的圖像，下列說(shuō)法中正確的是()A．物體在0.2s時(shí)刻與0.4s時(shí)刻的速度相同B．物體在0.6s時(shí)刻與0.4s時(shí)刻的動(dòng)能相同C．0.7～0.9s時(shí)間內(nèi)物體的加速度在減小D．0.9～1.1s時(shí)間內(nèi)物體的勢(shì)能在增加4．(多選)光滑斜面上有一物塊A被平行于斜面的輕質(zhì)彈簧拉住并靜止于O點(diǎn)，如圖所示，現(xiàn)將A沿斜面拉到B點(diǎn)無(wú)初速釋放，物塊A在B、C之間做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，則下列說(shuō)法正確的是()A．物塊A在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中機(jī)械能守恒B．物塊A在C點(diǎn)時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能最小C．物塊A在C點(diǎn)時(shí)系統(tǒng)的勢(shì)能最大，在O點(diǎn)時(shí)系統(tǒng)的勢(shì)能最小D．物塊A在B點(diǎn)時(shí)機(jī)械能最小5.如圖所示，輕質(zhì)彈簧的下端系著B(niǎo)、C兩球，mB＝100g，mC＝500g，系統(tǒng)靜止時(shí)彈簧伸長(zhǎng)量x＝15cm，未超出彈性限度．若剪斷B、C間的細(xì)繩，則B在豎直方向做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，問(wèn)：(g取10m/s2)(1)B的振幅為多大？(2)B的最大加速度為多大？素養(yǎng)綜合練6．如圖所示，質(zhì)量為3m的框架放在一水平臺(tái)秤上，一輕質(zhì)彈簧上端固定在框架上，下端拴一質(zhì)量為m的金屬小球，小球上下振動(dòng)．當(dāng)小球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)，臺(tái)秤的示數(shù)為5mg.求：(1)小球運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)，小球的瞬時(shí)加速度大小為多少？(2)此時(shí)臺(tái)秤的示數(shù)為多少？課時(shí)分層作業(yè)(九)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力和能量1．解析：對(duì)彈簧振子來(lái)說(shuō)，k為勁度系數(shù)，x為質(zhì)點(diǎn)離開(kāi)平衡位置的位移，對(duì)于其他簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，k不是勁度系數(shù)，而是一個(gè)比例系數(shù)，故A錯(cuò)誤，B正確；該系數(shù)由系統(tǒng)本身結(jié)構(gòu)確定，與力F和位移x無(wú)關(guān)，C錯(cuò)誤；“－”只表示回復(fù)力與位移反向，回復(fù)力有時(shí)是動(dòng)力，D錯(cuò)誤．答案：B2．解析：A錯(cuò)：t＝0.1s時(shí)，振子回到平衡位置并向負(fù)方向運(yùn)動(dòng)，速度方向沒(méi)有變更．B對(duì)：t＝0.15s時(shí)，振子運(yùn)動(dòng)到負(fù)向最大位移處，此時(shí)彈簧形變量最大，振子速度為0.C錯(cuò)：t＝0.05s到t＝0.15s過(guò)程中，振子從正向最大位移處運(yùn)動(dòng)到負(fù)向最大位移處，其回復(fù)力先變小再變大．D對(duì)：t＝0.15s到t＝0.2s過(guò)程中，振子由負(fù)向最大位移處向平衡位置運(yùn)動(dòng)，速度增大，加速度減?。鸢福築D3．解析：由簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的對(duì)稱(chēng)性可知，物體在0.2s時(shí)刻與0.4s時(shí)刻速度相同，A正確；物體在0.6s時(shí)刻與0.4s時(shí)刻速度大小相等，方向相反，但動(dòng)能相同，B正確；0.7～0.9s時(shí)間內(nèi)，物體遠(yuǎn)離平衡位置，位移增大，加速度增大，C錯(cuò)誤；0.9～1.1s時(shí)間內(nèi)動(dòng)能增大，勢(shì)能減小，D錯(cuò)誤．答案：AB4．解析：A錯(cuò)：在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，物塊A和彈簧組成的系統(tǒng)的機(jī)械能守恒，由于彈簧的彈性勢(shì)能是變更的，故物塊A的機(jī)械能不守恒．B錯(cuò)：當(dāng)物塊A被平行于斜面的輕質(zhì)彈簧拉住并靜止于O點(diǎn)時(shí)，物塊A受到彈簧沿斜面對(duì)上的彈力，彈簧處于伸長(zhǎng)狀態(tài)，結(jié)合簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的對(duì)稱(chēng)性可知，物塊A在B點(diǎn)時(shí)彈簧的伸長(zhǎng)量肯定最大，而物塊A在C點(diǎn)時(shí)，彈簧可能處于原長(zhǎng)狀態(tài)，也可能處于壓縮狀態(tài)或伸長(zhǎng)狀態(tài)，可知在C點(diǎn)時(shí)，彈簧的彈性勢(shì)能不肯定最小．C對(duì)：物塊A和彈簧組成的系統(tǒng)的機(jī)械能守恒，物塊A在C點(diǎn)時(shí)，動(dòng)能為零，故物塊A與彈簧構(gòu)成的系統(tǒng)的勢(shì)能(重力勢(shì)能和彈性勢(shì)能之和)最大，在O點(diǎn)時(shí)，動(dòng)能最大，故勢(shì)能最?。瓺對(duì)：物塊A和彈簧組成的系統(tǒng)的機(jī)械能守恒，物塊A在B點(diǎn)時(shí)，彈簧的伸長(zhǎng)量最大，彈簧的彈性勢(shì)能最大，物塊A的機(jī)械能最?。鸢福篊D5．解析：(1)B的平衡位置是剪斷繩后B受合力為0的位置，設(shè)彈簧的勁度系數(shù)為k，則B、C靜止時(shí)，由平衡條件得，彈簧伸長(zhǎng)量x＝eq\f(（mC＋mB）g,k)，沒(méi)有C且B受合力為0時(shí)，彈簧伸長(zhǎng)量x′＝eq\f(mBg,k)，代入數(shù)據(jù)解得x′＝2.5cm，則B的振幅A＝x－x′＝12.5cm.(2)此題等效于用F＝mCg的力拉B使彈簧伸長(zhǎng)15cm后釋放，則釋放時(shí)B的加速度最大，此時(shí)合力與F等大、反向，則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/s26．解析：(1)當(dāng)小球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)，臺(tái)秤示數(shù)為5mg，即框架對(duì)臺(tái)秤的壓力大小為5mg，由牛頓第三定律知，臺(tái)秤對(duì)框架的支持力為FN＝5mg；設(shè)最低點(diǎn)時(shí)小球的加速度大小為a，彈簧的彈力為F，此時(shí)框架的加速度大小為零，則對(duì)框架分析得F＋3mg＝FN，解得F＝2mg，對(duì)小球應(yīng)用牛頓其次定律得F合＝F－mg＝m