组卷网 > 知识点选题 > 弹簧振子运动时能量的转化
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解析
| 共计 75 道试题
1 . 简谐运动是我们研究过的一种典型运动形式。
(1)如图1所示,将两个劲度系数分别为k1k2的轻质弹簧套在光滑的水平杆上,弹簧的两端固定,中间接一质量为m的小球,此时两弹簧均处于原长。现将小球沿杆拉开一段距离后松开,小球以O为平衡位置往复运动。请你结合回复力的知识证明,小球所做的运动是简谐运动。
(2)做简谐运动的质点,其运动速度v与其偏离平衡位置的位移x之间的关系可以表示为,其中v0为振动质点通过平衡位置时的瞬时速度,c为由系统本身和初始条件所决定的不变的常数。将图1中质量为m的小球视为质点,两个轻质弹簧的劲度系数分别为k1k2,小球通过平衡位置O时的速度大小为v0。设小球振动位移为x时的速度为v,请你应用能量的知识证明小球的运动满足的关系,并说明常数c与哪些物理量有关。
(提示:弹簧的弹性势能可以表达为,其中k是弹簧的劲度系数,x是弹簧的形变量)
(3)如图2所示,一质点以大小为v0的线速度绕O点做匀速圆周运动,半径为R0,请根据运动学知识以并结合第(2)问中的信息分析证明:做匀速圆周运动的质点在圆的直径上的分运动是简谐运动。

   

2023-06-13更新 | 953次组卷 | 4卷引用:选择性必修一 第二章 课时03 简谐运动的回复力和能量 进阶拓展
2 . 如图1所示,把一个质量为m、有小孔的小球连接在劲度系数为k的轻质弹簧的一端,弹簧的另一端固定,小球套在光滑的杆上,小球和弹簧组成的系统称为弹簧振子。开始时弹簧处于原长,在小球运动过程中弹簧形变始终在弹性限度内,忽略空气阻力的影响。
(1)把小球拉向右方,然后由静止释放,小球将在平衡位置附近往复运动。若以小球的平衡位置为坐标原点O,以水平向右为正方向建立坐标轴Ox,用x表示小球在平衡位置附近往复运动的位移。
a.请在图2中画出弹簧弹力Fx变化的示意图;
b.已知小球经过平衡位置时速度大小为v,求小球由静止释放后第一次运动至平衡位置的过程中,弹簧弹力对小球做的功W
(2)让静止在平衡位置的小球突然获得向左的初速度,开始在平衡位置附近振动。已知振动过程的振幅为A,弹簧振子的振动周期。为了求得小球获得的初速度大小,某同学的解法如下:设向左压缩弹簧过程中弹簧的平均作用力大小为F
由动能定理可知
由动量定理可知
小球由平衡位置向左运动压缩弹簧至最短的过程所用时间
联立①②③式,可得
a.请指出这位同学在求解过程中的错误;
b.借助图像可以确定弹力做功的规律,在此基础上,请正确求解出小球初速度大小
c.弹簧振子在运动过程中,求弹簧弹力对小球做正功时,其瞬时功率P的最大值。
       
2023-06-13更新 | 569次组卷 | 2卷引用:选择性必修一 第二章 课时03 简谐运动的回复力和能量 进阶拓展

3 . 如图,劲度系数为的弹簧连接了一个质量的物块(将物块视为质点),用手托住物块从弹簧原长时开始释放,之后物块做简谐运动,以弹簧原长时物块位置为坐标原点,竖直向下建立轴,物块运动的最低点坐标为,运动中的最大速度。重力加速度,求:

(1)弹簧劲度系数

(2)物块运动到平衡位置时弹簧的弹性势能。

2023-04-12更新 | 340次组卷 | 2卷引用:2019人教版课后习题 选择性必修1 第二章 6.受迫振动 共振变式题
单选题-单题 | 较易(0.85) |
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4 . 弹簧振子的振动图像如图所示。在2s~3s的时间内,振子的动能Ek和势能Ep的变化情况是(  )
A.Ek变小,Ep变大B.Ek变大,Ep变小
C.EkEp均变小D.EkEp均变大
2023-03-26更新 | 844次组卷 | 17卷引用:《2020-2021学年高中新教材课时同步练》2.3 简谐运动的回复力和能量-新教材人教版选择性必修第一册
5 . 图所示,光滑水平杆上套着一个小球和一个弹簧,弹簧一端固定,另一端连接在小球上,忽略弹簧质量。小球以点为平衡位置,在A两点之间做往复运动,它所受的回复力随时间变化的图像如图,则的时间内,振子的动能,和势能的变化情况是(  )
A.变小,变大B.变大,变小
C.均不变D.均变大
6 . 用弹簧将一物块悬挂于天花板上,使物块在竖直方向做简谐振动,其振动图像如图所示,则(  )
A.时刻系统机械能达到最小值
B.该简谐振动的频率为0.5Hz
C.两个时刻物块加速度均为0
D.两个时刻弹簧的弹性势能相等
2023-02-01更新 | 513次组卷 | 2卷引用:2.3简谐运动的回复力和能量-【高效课堂】2023-2024学年高二物理同步讲练(人教版2019选择性必修第一册)
7 . 把一个小球套在光滑细杆上,球与轻弹簧相连组成弹簧振子,小球沿杆在水平方向做简谐运动,它围绕平衡位置OAB间振动,如图,下列结论正确的是(        

A.小球在O位置时,动能最小,加速度最小
B.小球在A位置时,动能最大,加速度最大
C.从AOB的过程中,回复力先做正功后做负功
D.从BO的过程中,振动的能量不断减小
2023-01-12更新 | 1116次组卷 | 6卷引用:选择性必修一 第二章 课时03 简谐运动的回复力和能量 夯实基础
8 . 如图所示,倾角为的光滑斜面固定在水平面上,一根劲度系数为k的轻质弹簧下端固定于斜面底部,上端放一个质量为m的小物块a,a与弹簧间不拴接,开始时a静止于P点。质量为的小物块b从斜面上Q点由静止释放,与a发生正碰后立即粘在一起成为组合体,组合体c在以后的运动过程中恰好不离开弹簧。已知弹簧的弹性势能与其形变量的关系为,重力加速度为g,弹簧始终未超出弹性限度。下列说法正确的是(  )

A.弹簧弹力的最大值为B.组合体c动能的最大值为
C.PQ间距离为D.a、b碰撞过程中机械能的损失为
9 . 轻弹簧上端固定,下端悬挂小钢球,让钢球在竖直方向做简谐运动,取向上为正方向,振动图像如图所示。则下列说法正确的是(  )

A.振子的周期为4s,振幅为10cm
B.3s末振子的机械能最大
C.1.3s末和2.7s末振子的速度相同
D.0.5s末和3.5s末振子受到的回复力相同
2022-11-14更新 | 565次组卷 | 4卷引用:2.3简谐运动的回复力和能量-【高效课堂】2023-2024学年高二物理同步讲练(人教版2019选择性必修第一册)
10 . 由轻质弹簧和滑块构成的弹簧振子在光滑水平面上做简谐运动。有一小块黏土从高处竖直落下,刚好落在滑块上,随滑块一起振动。若黏土落到滑块上时,滑块刚好位于最大位移处,弹簧振子做简谐运动的振幅将保持不变,试从能量的角度解释上述现象。
2022-08-13更新 | 151次组卷 | 3卷引用:2019人教版课后习题 选择性必修1 第二章 复习与提高A 例题及课后题变式题
共计 平均难度:一般