【文档说明】【精准解析】22021学年高中物理人教版选修3-4分层训练（三）　简谐运动的回复力和能量.docx，共(9)页，166.190 KB，由envi的店铺上传

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分层训练(三)简谐运动的回复力和能量A组：基础达标练1．一个做简谐运动的物体，每次具有相同的动能时，下列说法正确的是()A．一定具有相同的势能B．一定具有相同的速度C．一定具有相同的加速度D．一定具有相同的位移2.在水平方向上做简谐运动的弹簧振子如图所示，O为平

衡位置，振子在A、B之间振动，图示时刻振子所受的力有()A．重力、支持力和弹簧的弹力B．重力、支持力、弹簧弹力和回复力C．重力、支持力和回复力D．重力、支持力、摩擦力和回复力3．(多选)弹簧振子做简谐运动，下列说法中正确的是(

)A．弹簧振子在平衡位置处，动能最大，势能最小B．弹簧振子在最大位移处，势能最大，动能最小C．弹簧振子在向平衡位置振动时，由于弹簧振子的振幅减小，故总的机械能减小D．在任意时刻，动能与势能之和保持不变4．做简谐运动的弹

簧振子，其质量为m，最大速率为v0，若从某时刻算起，在半个周期内，合外力()A．做功一定为0B．做功一定不为0C．做功一定是12mv20D．做功可能是0到12mv20之间的某一个值5．(多选)做简谐运动的弹簧振子，振子质量为m，最大速度为

v，则下列说法中正确的是()A．从某时刻算起，在半个周期的时间内，回复力做的功一定为零B．从某时刻算起，在半个周期的时间内，回复力做的功可能是零到12mv2之间的某一个值C．从某时刻算起，在半个周期的时间内

，速度变化量一定为零D．从某时刻算起，在半个周期的时间内，速度变化量的大小可能是零到2v之间的某一个值6．如图为某个弹簧振子做简谐运动的图象，由图象可知()A．由于在0.1s末振幅为零，所以振子的振动能量

为零B．在0.2s末振子具有最大势能C．在0.4s末振子具有的能量尚未达到最大值D．在0.4s末振子的动能最大7．(多选)如图所示，物体m系在两弹簧之间，弹簧劲度系数分别为k1和k2，且k1＝k，k2＝2k，两弹簧均处于自然状态．现向右拉动m，然后释放，物体在B、C间

振动，O为平衡位置(不计阻力)，则下列判断正确的是()A．m做简谐运动，OC＝OBB．m做简谐运动，OC≠OBC．回复力F＝－kxD．回复力F＝－3kx8．如图所示，A、B两物体组成弹簧振子，在振动过程中，A、B始终保持相对静止，下列给定的

四幅图中能正确反映振动过程中物体A所受摩擦力Ff与振子相对平衡位置的位移x关系的图线为()9．如图所示，一个轻弹簧与一个质量为m＝0.5kg的小球所构成的弹簧振子放在光滑金属杆上．已知该弹簧的劲度系数k＝200N/m，O点是弹

簧振子静止时的位置．今将振子向右拉10cm到A点，此时外力对弹簧振子做功为1J，然后由静止释放，则它在A、B之间运动，不计其他阻力，求：(1)振子在哪点的速度最大？最大速度为多少？(2)振子在A点的位移．(3)振子在B点的加速度．B组：能力提升练10．某弹簧振子的振动图象如图所示．根据图

象判断，下列说法正确的是()A．第1s内振子相对于平衡位置的位移与速度方向相反B．第2s末振子相对于平衡位置的位移为－20cmC．第2s末和第3s末振子相对于平衡位置的位移不相同，瞬时速度方向相反D．第1s内和第2s内振子相对于平衡位置的位移方向相同，瞬时速度方向相反11．(多选)一振子沿x轴做

简谐运动，平衡位置在坐标原点．t＝0时振子的位移为－0.1m，t＝1s时位移为0.1m，则()A．若振幅为0.1m，振子的周期可能为23sB．若振幅为0.1m，振子的周期可能为45sC．若振幅为0.2m，振子的周期可能为4sD．若振幅为0.2m，振子的周期可能为6s12

.如图所示，光滑的水平面上放有一弹簧振子，轻弹簧右端固定在滑块上．已知滑块质量m＝0.5kg，弹簧劲度系数k＝240N/m，将滑块从平衡位置O向左平衡，将弹簧压缩5cm，静止释放后滑块在A、B间滑动，则：(1)滑块加速度最大是在A、B、O三点中哪点？此时

滑块加速度多大？(2)滑块速度最大是在A、B、O三点中哪点？此时滑块速度多大？(假设整个系统具有的最大弹性势能为0.3J)13.如图所示，一水平弹簧振子在A、B间做简谐运动，平衡位置为O，已知振子的质量为M.(1)简谐运动的能量取决于

________，振子振动时动能和________相互转化，总机械能________．(2)(多选)振子在振动过程中，下列说法中正确的是()A．振子在平衡位置，动能最大，弹性势能最小B．振子在最大位移处，弹性势能最大，动能最小C．振子在向平衡位置运动时，由于振子振幅减小

，故总机械能减小D．在任意时刻，动能与弹性势能之和保持不变(3)(多选)若振子运动到B处时将一质量为m的物体放到M的上面，且m和M无相对滑动而一起运动，下列说法正确的是()A．振幅不变B．振幅减小C．最大动能不变D．最大动能减小分层训练(三)简谐运动的回复力和能量1．

解析：简谐运动中机械能守恒，当有相同的动能时，势能一定相等，A正确；动能相同时由Ek＝12mv2可知，具有相同的速率，但速度方向可以不同，故B不正确；根据简谐运动的对称性可知，在动能相同时有相同大小的a和

x，但方向可能不同，故C、D也不正确．答案：A2．解析：弹簧振子是理想化模型，振子受重力、支持力和弹簧的弹力，不计摩擦力．其中重力和支持力是一对平衡力，弹簧的弹力提供做简谐运动的回复力，故A选项正确．答案：A3．解析：弹簧振子在平衡位置两侧往复振动，到平衡位置处速度达到最大，动能最

大，势能最小，A正确；在最大位移处速度为零，动能为零，此时弹簧的形变量最大，势能最大，B正确；在任意时刻只有弹簧的弹力做功，所以机械能守恒，D正确；振幅的大小与振子的位置无关，C错误．故正确选项为A、B、D.答案：ABD4．解析：弹簧振子过半个周期一定运动到关于平衡位置对

称的位置处，两处速度大小相等，由动能定理知合外力做功为0，A正确．答案：A5．解析：相距半个周期的两个时刻，速度的大小相等，方向相反．由W＝12mv2t－12mv20＝0可知，A项正确，B项错误．由于在开始计时时速度的大小未知，由Δv＝v1－(－v1)＝2v1,0≤v1≤v可

知，C项错误，D项正确．答案：AD6．解析：简谐运动的能量是守恒的，故A、C错；0.2s末、0.4s末位移最大，动能为零，势能最大，故B对，D错．答案：B7．解析：物体m离开平衡位置时所受的指向平衡位置的回复力F＝－

(k1x＋k2x)＝－3kx，符合简谐运动的回复力特点，因此物体m以O为平衡位置做简谐运动，所以OC＝OB，故A、D正确，B、C错误．答案：AD8．解析：设弹簧的劲度系数为k，振子距平衡位置的位移为x时系统的加速度为a，根据牛顿第二定律有kx＝－(mA＋mB)a，所以当位移为x时，

整体的加速度a＝－kxmA＋mB，隔离对A分析，则摩擦力Ff＝mAa＝－mAmA＋mBkx，B正确．答案：B9．解析：(1)由于弹簧振子在运动过程中满足机械能守恒，故在平衡位置O点的速度最大，由题意知：外

力做的功转化为系统的弹性势能，该势能又全部转化成振子的动能，即W＝12mv2解得：v＝2Wm＝2×10.5m/s＝2m/s.(2)振子在A点的位移大小为x＝10cm，方向由O指向A.(3)由于振动的振幅为1

0cm，故在B点的位移大小是10cm，即弹簧压缩10cm，此时回复力的大小F＝kx＝200×0.1N＝20N，即振子所受到的合外力大小为20N，由牛顿第二定律得：a＝Fm＝200.5m/s2＝40m/s

2，方向由B指向O.答案：(1)O点2m/s(2)10cm，方向由O指向A(3)40m/s2，方向由B指向O10．解析：第1s内振子相对于平衡位置的位移为正方向，速度方向也为正方向，A错误；第2s末振子在平衡位置，位移为零，B错误；

第3s末振子相对于平衡位置的位移为－20cm，第2s末振子恰好过平衡位置，且向x轴负方向运动，而第3s末振子瞬时速度刚好为零，所以C错误；第2s内振子相对于平衡位置的位移方向是正方向，瞬时速度方向与第1s内瞬时速度方向相反，所以D正确．答案：D11．解析：若振幅为0.1m，由题意知，Δt

＝（n＋12T），n＝0,1,2，…，解得T＝22n＋1s，n＝0,1,2，…，A项正确，B项错误；若振幅为0.2m，t＝0时，由振子做简谐运动的表达式y＝0.2sin（2πTt＋φ0）m可知，0.2sinφ0m＝－0.1m，解得φ0＝－π6或φ

0＝－5π6.将T＝6s代入0.2sin（2πT＋φ0）m＝0.1m可得，D项正确；将T＝4s代入0.2sin（2πT＋φ0）m≠0.1m，得T＝4s不满足题意，C项错误．答案：AD12．解析：(1)由于简谐运动的加速度

a＝Fm＝－kmx，故加速度最大的位置在最大位移处的A或B两点，加速度大小a＝kmx＝2400.5×0.05m/s2＝24m/s2.(2)在平衡位置O滑块的速度最大．根据机械能守恒，有Epm＝12mv2m故vm＝2Epmm＝2×0.30.5m/s＝1.1m/s.答案：(1)A点或B点24

m/s2(2)O点1.1m/s13．解析：(1)简谐运动的能量取决于振幅，振子振动时动能和弹性势能相互转化，总机械能守恒．(2)振子在平衡位置两侧往复运动，在最大位移处速度为零，动能为零，此时弹簧的形变最大，弹性势能最大，故

B项正确；在任意时刻只有弹簧的弹力做功，所以机械能守恒，D项正确；在平衡位置处速度达到最大，动能最大，弹性势能最小，故A项正确；振幅的大小与振子的位置无关，故C项错误．(3)振子运动到B点时速度恰为零，此时放上

m，系统的总能量即为此时弹簧储存的弹性势能，由于简谐运动中机械能守恒，所以振幅保持不变，故A项正确，B项错误；由于机械能守恒，所以最大动能不变，C项正确，D项错误．答案：(1)振幅弹性势能守恒(2)ABD(3)AC获得更多资源请扫码加入享学资源网微信公众号www.xiangxue100

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