人教版高中物理选择性必修第一册精品课件 第2章 机械振动 分层作业14 简谐运动的回复力和能量.ppt

1234567891011121311.(2024广东中山高二月考)一质量为m的小球,通过一根轻质弹簧悬挂在天花板上,如图所示。(1)小球在振动过程中的回复力实际上是;?(2)该小球的振动是否为简谐运动?弹簧的弹力和重力的合力见解析12345678910111213解析(1)此振动过程的回复力实际上是弹簧的弹力与重力的合力。(2)设振子的平衡位置为O,竖直向下为正方向,此时弹簧已经有了一个伸长量h,设弹簧的劲度系数为k,由平衡条件得kh=mg当振子向下偏离平衡位置的距离为x时,回复力即弹簧的弹力与重力的合力为F回=mg-k(x+h)解得F回=-kx,可见小球所受合力与它的位移的关系符合简谐运动的受力特点,该振动系统的振动是简谐运动。1234567891011121312.(2024四川成都高二月考)如图所示,在一倾角为θ的光滑斜板上,固定着一根原长为l0的轻质弹簧,其劲度系数为k,弹簧另一端连接着质量为m的小球,此时弹簧被拉长为l1。现把小球沿斜板向上推至弹簧长度恰好为原长,然后突然释放,求证小球的运动为简谐运动。12345678910111213解析松手释放,小球沿斜板往复运动——振动。而振动的平衡位置是小球开始时静止(所受合力为零)的位置。mgsinθ=k(l1-l0)小球离开平衡位置的距离为x,受力如图所示,小球受三个力作用,其合力F合=k(l1-l0-x)-mgsinθF合=-kx由此可证小球的运动为简谐运动。答案见解析12345678910111213C组学科素养拔高练13.(2024广西桂林高二月考)如图所示,一轻弹簧一端固定,另一端连接一物块构成弹簧振子,该物块是由a、b两个小物块粘在一起组成的。物块在光滑水平面上左右振动,振幅为A0,周期为T0。当物块向右通过平衡位置时,a、b之间的粘胶脱开;此后小物块a振动的振幅和周期分别为A和T,则AA0,TT0。(均选填“”“”或“=”)?解析弹簧振子向右通过平衡位置时,两者分离,a由于受到弹簧弹力做减速运动,b做匀速运动。小物块a与弹簧组成的系统的机械能小于小物块a、b与弹簧组成的系统的机械能,所以小物块a振动的振幅减小,AA0。由于振子质量减小,根据弹簧振子简谐运动的周期公式知,周期减小,TT0。1234567891011121312345678910111213A组必备知识基础练题组一简谐运动的回复力1.(多选)(2024湖北武汉高二月考)关于简谐运动的回复力,下列说法正确的是()A.简谐运动的回复力可能是恒力B.做简谐运动的物体的加速度方向与位移方向总是相反C.简谐运动中回复力的公式F=-kx中k是弹簧的劲度系数,x是弹簧的长度D.做简谐运动的物体每次经过平衡位置回复力一定为零BD12345678910111213解析根据简谐运动的定义可知,物体做简谐运动时,回复力为F=-kx,k是比例系数,不一定是弹簧的劲度系数,x是物体相对平衡位置的位移,不是弹簧长度,因x是变化的,回复力不可能是恒力,故A、C错误;回复力方向总是与位移方向相反,根据牛顿第二定律,加速度的方向也必定与位移方向总是相反,故B正确;做简谐运动的物体每次经过平衡位置回复力一定为零,故D正确。123456789101112132.(2024湖南岳阳高二月考)对简谐运动的回复力公式F=-kx的理解,正确的是()A.k只表示弹簧的劲度系数B.式中的负号表示回复力总是负值C.位移x是相对平衡位置的位移D.回复力只随位移变化,不随时间变化C解析位移x是相对平衡位置的位移,故C正确;F=-kx中的负号表示回复力总是与振动物体的位移方向相反,故B错误;k是比例系数,不一定表示弹簧的劲度系数,故A错误;回复力随时间变化,故D错误。123456789101112133.(多选)(2024山东滨州高二月考)如图所示,轻质弹簧下挂重为300N的物体A时伸长了3cm,再挂上重为200N的物体B时又伸长了2cm,现将A、B间的细线烧断,使A在竖直平面内振动,则(弹簧始终在弹性限度内)()A.最大回复力为500N,振幅为5cmB.最大回复力为200N,振幅为2cmC.只减小A的质量,振动的振幅变小D.只减小B的质量,振动的振幅变小BD解析若将连