2019-2020年高中物理 第1章 第1節(jié)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)課時(shí)訓(xùn)練 魯科版選修3-4.doc

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2019-2020年高中物理 第1章 第1節(jié)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)課時(shí)訓(xùn)練 魯科版選修3-4 【基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)】 1.(基礎(chǔ)理論辨析題)關(guān)于簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的認(rèn)識(shí)，下列說法正確的是　(　　) A.簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)不一定是水平方向的運(yùn)動(dòng) B.所有的振動(dòng)都可以看作是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng) C.做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的彈簧振子在某段時(shí)間內(nèi)速度越來(lái)越大，振子的位移越來(lái)越大 D.做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的彈簧振子在某段時(shí)間內(nèi)速度越來(lái)越大，振子速度方向與位移方向相反 E.一彈簧振子做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，加速度最大時(shí)，速度最大 F.一彈簧振子做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，回復(fù)力最大時(shí)，加速度最大 2.下列運(yùn)動(dòng)中屬于機(jī)械振動(dòng)的是　(　　) A.樹枝在風(fēng)的作用下運(yùn)動(dòng) B.豎直向上拋出的物體的運(yùn)動(dòng) C.說話時(shí)聲帶的運(yùn)動(dòng) D.爆炸聲引起窗扇的運(yùn)動(dòng) 3.簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)屬于下列哪一種運(yùn)動(dòng)　(　　) A.勻速運(yùn)動(dòng) B.勻變速運(yùn)動(dòng) C.非勻變速運(yùn)動(dòng) D.機(jī)械振動(dòng) 4.(xx忻州高二檢測(cè))水平彈簧振子做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)經(jīng)過A點(diǎn)時(shí)，加速度的大小是2m/s2，方向指向B點(diǎn)；當(dāng)它經(jīng)過B點(diǎn)時(shí)，加速度的大小是3m/s2，方向指向A點(diǎn)，平衡位置為O點(diǎn)，下面有關(guān)A、B兩點(diǎn)的位置關(guān)系正確的是　(　　) 5.如圖所示的彈簧振子，O點(diǎn)為它的平衡位置，當(dāng)振子m離開O點(diǎn)，再?gòu)腁點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)時(shí)，振子離開平衡位置的位移是(　　) A.大小為OC，方向向左 B.大小為OC，方向向右 C.大小為AC，方向向左 D.大小為AC，方向向右 6.物體在做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的過程中，有兩點(diǎn)A、A′關(guān)于平衡位置對(duì)稱，則物體 　(　　) A.在A點(diǎn)和A′點(diǎn)的位移相同 B.在兩點(diǎn)處的速度可能相同 C.在兩點(diǎn)處的加速度可能相同 D.在兩點(diǎn)處的動(dòng)能一定相同 7.如圖所示，輕質(zhì)彈簧一端固定在地面上，另一端與一薄板連接，薄板的質(zhì)量不計(jì)，板上放一重物。用手將重物往下壓，然后突然將手撤去，則重物被彈離之前的運(yùn)動(dòng)情況是　(　　) A.加速度一直增大 B.加速度一直減小 C.加速度先減小后增大 D.加速度先增大后減小 8.如圖所示，質(zhì)量為m的物體放在彈簧上，與彈簧一起在豎直方向上做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，當(dāng)振幅為A時(shí)，物體對(duì)彈簧的最大壓力是物重的1.5倍，則物體對(duì)彈簧的最小壓力是多少?要使物體在振動(dòng)中不離開彈簧，振幅不能超過多大? 【能力提升】 1.(xx金華高二檢測(cè))如圖，O點(diǎn)為平衡位置，當(dāng)振子由A向O運(yùn)動(dòng)時(shí)，下列說法中正確的是　(　　) A.振子的位移在減小 B.振子的運(yùn)動(dòng)方向向左 C.振子的位移方向向左 D.振子的位移大小在增大 2.如圖所示，在光滑的水平桌面上有一彈簧振子，彈簧的勁度系數(shù)為k。開始時(shí)，振子被拉到平衡位置O的右側(cè)A處，此時(shí)彈簧的彈力的大小為F，振子靜止，然后釋放振子，振子從初速度為零的狀態(tài)開始向左運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過時(shí)間t0后，第一次到達(dá)平衡位置O處，此時(shí)振子的速度為v0，則在這一過程中振子的平均速度 　(　　) A.等于 B.等于 C.大于 D.小于 3.如圖所示，一個(gè)做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)，先后以同樣的速度通過相距10cm的A、B兩點(diǎn)，歷時(shí)0.5s，過B點(diǎn)后再經(jīng)過t=0.5s，質(zhì)點(diǎn)以大小相等、方向相反的速度再次通過B點(diǎn)，則質(zhì)點(diǎn)從離開O點(diǎn)到再次回到O點(diǎn)歷時(shí)(O點(diǎn)為AB的中點(diǎn)) (　　) A.0.5 s B.1.0 s C.2.0 s D.4.0 s 4.簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)中，若位移的方向?yàn)樨?fù)，則下列判斷一定正確的是　(　　) A.速度為正 B.速度為負(fù) C.加速度為負(fù) D.回復(fù)力為正 5.(能力挑戰(zhàn)題)如圖所示，質(zhì)量為m的物體A放在質(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)過程中，A、B之間無(wú)相對(duì)滑動(dòng)，設(shè)彈簧的勁度系數(shù)為k，求當(dāng)物體離開平衡位置的位移為x時(shí)，B對(duì)A的摩擦力。 答案解析 【基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)】 1.【解析】選A、D、F。物體的簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)并不一定只在水平方向發(fā)生，各個(gè)方向都有可能發(fā)生，A對(duì)；簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)是最簡(jiǎn)單的振動(dòng)，只有振動(dòng)的回復(fù)力滿足F回=-kx才是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，B錯(cuò)；彈簧振子在某段時(shí)間內(nèi)速度越來(lái)越大，說明指向平衡位置運(yùn)動(dòng)，故位移越來(lái)越小，C錯(cuò)；速度增大時(shí)，方向指向平衡位置，位移方向是背離平衡位置的，所以速度方向與位移方向相反，D對(duì)；做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的彈簧振子，當(dāng)位移最大時(shí)，回復(fù)力最大，加速度最大，而速度為零，E錯(cuò)，F(xiàn)對(duì)。 2.【解析】選A、C、D。物體在平衡位置附近所做的往復(fù)運(yùn)動(dòng)屬于機(jī)械振動(dòng)，故A、C、D正確；豎直向上拋出的物體到最高點(diǎn)后返回落地，不具有運(yùn)動(dòng)的往復(fù)性，因此不屬于機(jī)械振動(dòng)，故B錯(cuò)誤。 3.【解析】選C、D。以彈簧振子為例，振子是在平衡位置附近做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，并且平衡位置處合力為零，加速度為零，速度最大。從平衡位置向最大位移運(yùn)動(dòng)的過程中，由F=-kx可知，振子受力是變化的，因此加速度也是變化的，故A、B兩項(xiàng)錯(cuò)，C項(xiàng)正確。簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)是最簡(jiǎn)單的機(jī)械振動(dòng)，D項(xiàng)正確。 4.【解析】選C。彈簧振子的加速度的方向始終指向平衡位置O，A點(diǎn)加速度方向指向B，B點(diǎn)加速度方向指向A，故O點(diǎn)在點(diǎn)A、B之間，A、B錯(cuò)；彈簧振子做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)經(jīng)過A點(diǎn)時(shí)的加速度小于經(jīng)過B點(diǎn)時(shí)的加速度，由加速度公式a=，可知A點(diǎn)距平衡位置的距離比B點(diǎn)距平衡位置的距離小，故C對(duì)，D錯(cuò)。 【變式備選】如圖所示為一彈簧振子，O為平衡位置，設(shè)向右為正方向，振子在B、C之間振動(dòng)時(shí)　(　　) A.B→O位移為負(fù)，速度為正 B.O→C位移為正，加速度為負(fù) C.C→O位移為負(fù)，加速度為正 D.O→B位移為負(fù)，速度為負(fù) 【解析】選A、B、D。B→O時(shí)，振子在O點(diǎn)的左側(cè)向右運(yùn)動(dòng)，其位移是負(fù)值，速度是正值，故A對(duì)。O→C時(shí)，振子在O點(diǎn)的右側(cè)向右運(yùn)動(dòng)，其位移和速度都是正值，而加速度指向左側(cè)，是負(fù)值，故B對(duì)。C→O時(shí)，振子在O點(diǎn)的右側(cè)向左運(yùn)動(dòng)，其位移是正值，加速度指向左側(cè)，是負(fù)值，故C錯(cuò)。O→B時(shí)，振子在O點(diǎn)的左側(cè)向左運(yùn)動(dòng)，其位移是負(fù)值，速度是負(fù)值，故D對(duì)。 5.【解析】選B。振子離開平衡位置，以O(shè)點(diǎn)為起點(diǎn)，C點(diǎn)為終點(diǎn)，位移大小為OC，方向向右。 6.【解析】選B、D。根據(jù)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)可知關(guān)于平衡位置的對(duì)稱點(diǎn)，物體的位移大小相等，但方向相反，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；物體的速度大小相等，方向可能相同，也可能相反，故選項(xiàng)B正確；物體的加速度大小相等，方向相反，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；由于速度大小相等，故動(dòng)能相同，選項(xiàng)D正確。 7.【解析】選C。豎直方向的彈簧振子的振動(dòng)也是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，但它的平衡位置在重力與彈力相等的位置，此位置加速度為零。因此從這一位置再將彈簧壓縮(或拉伸)以后放手，它的加速度是先減小，到達(dá)平衡位置以后再增大，故選C。 8.【解析】由簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的對(duì)稱性知： 物體在最低點(diǎn)時(shí)： F回=1.5mg-mg=ma?、? 在最高點(diǎn)時(shí)： F回=mg-N=ma　② 由①②兩式聯(lián)立解得N=mg。 由以上可以得出振幅為A時(shí)最大回復(fù)力為0.5mg， 所以有kA=0.5mg?！、? 欲使物體在振動(dòng)中不離開彈簧，則最大回復(fù)力可為mg，所以有kA′=mg?、? 由③④兩式聯(lián)立解得A′=2A。 答案：mg　2A 【能力提升】 1.【解析】選A、B。由于振子在O點(diǎn)的右側(cè)由A向O運(yùn)動(dòng)，所以振子的位移方向向右，且大小在不斷減小，故A、B正確。 2.【解題指南】解答本題應(yīng)把握以下兩點(diǎn)： (1)根據(jù)回復(fù)力表達(dá)式，結(jié)合平均速度公式求解。 (2)分析加速度的變化，利用v-t圖像判斷。 【解析】選B、C。振子在A處時(shí)彈簧的拉力為F，由此可知O、A之間位移為x=，經(jīng)時(shí)間t0振子回到平衡位置。所以，在時(shí)間t0內(nèi)的位移大小為x，平均速度==，故B對(duì)。由于振子做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)，到達(dá)O點(diǎn)時(shí)速度最大，加速度為零，其v -t圖像如圖所示， 由此可知平均速度>，故C正確，A、D錯(cuò)誤。 3.【解析】選B。根據(jù)題意，由振動(dòng)的對(duì)稱性可知：AB的中點(diǎn)為平衡位置，A、B兩點(diǎn)對(duì)稱分布在O點(diǎn)兩側(cè)。質(zhì)點(diǎn)從平衡位置O點(diǎn)向右運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)的時(shí)間應(yīng)為tOB=0.5s=0.25s。質(zhì)點(diǎn)從B點(diǎn)向右到達(dá)右方極端位置(D點(diǎn))的時(shí)間tBD=0.5s=0.25 s。所以質(zhì)點(diǎn)從離開O點(diǎn)到再次回到O點(diǎn)的時(shí)間t=2tOD=2(0.25+0.25)s=1.0s，故正確選項(xiàng)為B。 4.【解析】選D。速度方向與位移方向無(wú)必然聯(lián)系，A、B錯(cuò)，回復(fù)力和加速度的方向與位移方向相反，即回復(fù)力和加速度的方向都為正，C錯(cuò)D對(duì)。 5.【解析】A、B兩物體做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力由彈簧的彈力提供，當(dāng)物體離開平衡位置的位移為x時(shí)，回復(fù)力大小F=kx，A和B的共同加速度大小a==，而物體A做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力由A受到的靜摩擦力提供，由此可知f=ma=m。 答案：m 【總結(jié)提升】簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)與力學(xué)綜合題的分析方法 (1)根據(jù)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)回復(fù)力的特點(diǎn)，正確對(duì)物體進(jìn)行受力分析，找出回復(fù)力的來(lái)源。特別注意在兩個(gè)最大位移點(diǎn)和平衡位置時(shí)振動(dòng)物體的回復(fù)力的特點(diǎn)，必要時(shí)應(yīng)用平衡條件或牛頓第二定律列方程。 (2)分析簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)過程中各物理量的變化時(shí)，要明確各物理量是矢量還是標(biāo)量，同時(shí)要注意平衡位置和最大位移處是各物理量變化的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。 (3)在簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)過程中，動(dòng)能和勢(shì)能可以相互轉(zhuǎn)化，但機(jī)械能保持不變。因此，要注意動(dòng)能最小時(shí)，勢(shì)能最大；動(dòng)能最大時(shí)，勢(shì)能最小。 (4)對(duì)稱性是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的重要特性，在處理問題時(shí)若能靈活利用對(duì)稱性解題，常使問題大為簡(jiǎn)化，往往收到事半功倍的效果。