1.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
解析:位移x是相对平衡位置的位移;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.
答案: C
2.做简谐运动的振子每次通过同一位置时,相同的物理量是()
A.速度B.加速度
C.位移D.动能
解析:振子通过同一位置时,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正确.
答案:BCD
3.对于弹簧振子回复力和位移的关系,下列图中正确的是()
解析:由简谐运动的回复力公式F=-kx可知,弹簧振子做简谐运动时的回复力和位移的关系图象应如选项C所示.
答案: C
4.如图所示是某一质点做简谐运动的图象,下列说法正确的是()
A.在第1 s内,质点速度逐渐增大
B.在第2 s内,质点速度逐渐增大
C.在第3 s内,动能转化为势能
D.在第4 s内,动能转化为势能
解析:质点在第1 s内,由平衡位置向正向最大位移处运动,做减速运动,所以选项A错误;在第2 s内,质点由正向最大位移处向平衡位置运动,做加速运动,所以选项B 正确;在第3 s内,质点由平衡位置向负向最大位移处运动,动能转化为势能,所以选项C
正确;在第4 s内,质点由负向最大位移处向平衡位置运动,势能转化为动能,所以选项D 错误.
答案:BC
5.在简谐运动的过程中,t1、t2两时刻物体分别处在关于平衡位置对称的两点,则从t1至t2这段时间,物体()
A.t1、t2两时刻动量一定相同
B.t1、t2两时刻势能一定相同
C.速度一定先增大,后减小
D.加速度可能先增大,后减小,再增大
解析:在t1、t2两时刻,物体分别处在关于平衡位置对称的两点,在这两点,物体的位移、回复力、加速度大小相同,方向相反;物体的速度、动量大小相同,方向可能相同,也可能相反;动能、势能均相同.如果t1时刻物体正在向最大位移处运动,则在t1到t2的时间内其速度一定是先减小,后增大,再减小;加速度先增大,后减小,再增大.如果t1时刻物体正在向平衡位置处运动,则在t1到t2的时间内,物体速度一定先增大,后减小,加速度先减小,后增大.正确选项为B、D.
答案:BD
6.弹簧振子的质量是2 kg,当它运动到平衡位置左侧2 cm时,受到的回复力是4 N,当它运动到平衡位置右侧4 cm时,它的加速度是()
A.2 m/s2,向右B.2 m/s2,向左
C.4 m/s2,向右D.4 m/s2,向左
解析:在左侧2 cm时,F1=4 N=kx1=2k,在右侧4 cm处时,F2=kx2=4k=8 N =ma,解得a=4 m/s2.在平衡位置右侧,回复力向左,加速度向左,因此选项D正确.答案: D
7.如图所示,两根完全相同的弹簧和一根张紧的细线将甲、乙两物体束缚在光滑水平面上,已知甲的质量大于乙的质量.当细线突然断开后,两物体都开始做简谐运动,在运动过程中()
A.甲的振幅大于乙的振幅
B,甲的振幅小于乙的振幅
C.甲的最大速度小于乙的最大速度
D.甲的最大速度大于乙的最大速度
解析:由题意知,细线未断之前两个弹簧受到的弹力是相等的,所以当细线断开后,甲、乙两个物体做简谐运动时的振幅是相等的,A、B错;两物体在平衡位置时的速度最大,
此时的动能等于弹簧刚释放时的弹性势能,所以甲、乙两个物体的最大动能是相等的,则质量大的速度小,所以C 正确,D 错误.
答案: C
8.做简谐运动的弹簧振子,质量为m ,最大速率为v ,则下列说法正确的是( ) A .从某一时刻算起,在半个周期的时间内,回复力做的功一定为零
B .从某一时刻算起,在半个周期的时间内,回复力做的功可能是0到1
2m v 2之间的某一
个值
C .从某一时刻算起,在半个周期的时间内,速度变化量一定为零
D .从某一时刻算起,在半个周期的时间内,速度变化量的大小可能是0到2v 之间的某一个值
解析: 弹簧振子在半个周期内刚好到达与初位置关于平衡位置对称的位置,两位置的速度大小相等,故由动能定理知,回复力做的功一定为零,则A 正确,B 错误.由于速度反向(初位置在最大位移处时速度为零),在半个周期内速度变化量的大小为初速度大小的2倍,因此在半个周期内速度变化量的大小应为0到2v 之间的某一个值,则C 错误,D 正确.故正确选项为A 、D.
答案: AD
9.某弹簧振子的固有频率为2.5 Hz ,将弹簧振子从平衡位置拉开4 cm 后放开,同时开始计时,则在t =1.55 s 时( )
A .振子正在做加速度减小的加速运动
B .振子正在做加速度增大的减速运动
C .振子的速度方向沿x 轴正方向
D .振子的位移一定大于2 cm
解析: f =25 Hz ,则T =1f =1
2.5 s =0.4 s .根据简谐运动周期性
的特点,t =1.55 s =3×0.4 s +0.35 s ,振子在t =1.2 s 时的运动状态与t =0时相同,则t =1.55 s 时的状态与t =0.35 s 时的振动状态相同.作出振子的简谐运动图象如图所示.t =0.35 s 时对应于图线上的P 点,振子
此时正在向正最大位移处移动,加速度正在增大,速度正在减小,速度方向为正方向,其位移一定大于A
2
=2 cm.因此,选项B 、C 、D 正确.
答案: BCD
10.公路上匀速行驶的货车受一扰动,车上货物随车厢底板上下
振动但不脱离底板.一段时间内货物在竖直方向的振动可视为简谐
运动,周期为T ,取竖直向上方向为正方向,以某时刻作为计时起点,在t =0时其振动图象如图所示,则( )
A .t =1
4T 时,货物对车厢底板的压力最大
B .t =1
2T 时,货物对车厢底板的压力最小
C .t =3
4T 时,货物对车厢底板的压力最大
D .t =3
4
T 时,货物对车厢底板的压力最小
解析: 要使货物对车厢底板的压力最大,则车厢底板对货物的支持力最大,则要求货物向上的加速度最大,由振动图象可知在3
4T 时货物向上的加速度最大,C 正确;货物对
车厢底板的压力最小,则车厢底板对货物的支持力最小,则要求货物向下的加速度最大,由振动图象可知在1
4
T 时货物向下的加速度最大,故选C.
答案: C
11.如图所示,弹簧振子B 上放一个物块A ,在A 与B 一起做简谐
运动的过程中,关于A 受力的下列说法中正确的是( )
A .物块A 受重力、支持力及弹簧对它的恒定的弹力
B .物块A 受重力、支持力及弹簧对它的大小和方向都随时间变化的弹力
C .物块A 受重力、支持力及B 对它的恒定的摩擦力
D .物块A 受重力、支持力及B 对它的大小和方向都随时间变化的摩擦力
解析: 物块A 受到重力、支持力和摩擦力的作用.摩擦力提供回复力,所以随时间变化其大小和方向都变化,D 选项正确.
答案: D
12.甲、乙两弹簧振子,振动图象如图所示,则可知( )
A .两弹簧振子完全相同
B .两弹簧振子所受回复力最大值之比F 甲∶F 乙=2∶1
C .振子甲速度为零时,振子乙速度最大
D .振子的振动频率之比f 甲∶f 乙=1∶2
解析: 从图象中可以看出,两弹簧振子周期之比T 甲∶T 乙=2∶1,得频率之比f 甲∶f
乙
=1∶2,D 选项正确.弹簧振子周期与振子质量、弹簧劲度系数k 有关,周期不同,说明
两弹簧振子不同,A错误.由于弹簧的劲度系数k不一定相同,两振子受回复力(F=-kx)的最大值之比F甲∶F乙不一定为2∶1,所以B错误.对简谐运动进行分析可知,在振子到达平衡位置时位移为零,速度最大;在振子到达最大位移处时,速度为零,从图象中可以看出,在振子甲到达最大位移处时,振子乙恰到达平衡位置,所以C正确.答案:CD。