弹簧振子运动时能量的转化练习题及答案-2023年高中物理-第8页-组卷网

解答题 | 较难(0.4) |

名校

1 . 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F随x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

①
由动量定理可知

②
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

③
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：北京市第一七一中学2022-2023学年高一下学期6月月考物理试题

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22-23高二下·黑龙江哈尔滨·期中

单选题-单题 | 适中(0.65) |

简谐运动的振幅、周期、频率简谐运动的回复力弹簧振子运动时能量的转化

名校

2 . 如图所示，一轻质弹簧上端固定，下端悬挂一物块，取物块静止时所处位置为坐标原点O，向下为正方向，建立Ox坐标轴。现将物块竖直向下拉到A位置后由静止释放，不计空气阻力。已知物块的质量为m，弹簧的劲度系数为k，A位置的坐标为

，重力加速度为g。下列说法正确的是（　　）

A．物块在A位置时的回复力大小为

B．在任意

周期内物块通过的路程一定等于

C．该简谐振动的振幅为

D．物块到O位置时的动能为

2023-06-05更新 | 765次组卷 | 2卷引用：黑龙江省哈尔滨市第九中学校2022-2023学年高二下学期期中物理试题

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2023·山东济南·模拟预测

解答题 | 较难(0.4) |

细绳或弹簧相连的连接体问题完全弹性碰撞2：动碰动影响弹簧振子周期的物理量、周期公式弹簧振子运动时能量的转化

名校

3 . 如图所示，倾角为30°的光滑斜面固定在水平地面上，劲度系数为k的轻弹簧一端固定在斜面底端，另一端与小球A栓接。一开始球A用细线跨过光滑的定滑轮连接球B，球A静止在O点，A、B两球质量均为m。现用外力缓慢压球A至弹簧原长后释放，在球A运动至最高点时细线断裂，弹簧振子振动周期

，重力加速度为g，求：
（1）细线断裂时的张力T。
（2）从细线断后开始计时，求小球A第一次返回O点所用的时间及到达O点时的速度大小。
（3）若在线断时，小球B距离地面的高度为h，恰好此时在小球B正上方4h处静止释放一个小球C，质量为

，已知两球在空中发生碰撞，小球C被反弹，从碰撞点算小球C上升的最大高度为h，所有碰撞均为弹性碰撞，求n的值。
（4）若在线断瞬间，于小球B顶部紧挨球B静止释放一个小球D，质量为

，（不计释放时球B球D之间的相互作用），让B、D两球一起从地面高h处下落，并撞击地面。发现小球D反弹高度超过h，所有碰撞均为弹性碰撞，试求此情况下，小球D反弹的高度。

2023-06-04更新 | 1447次组卷 | 3卷引用：2023届山东省济南市山东师范大学附属中学高三下学期6月模拟物理试题

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2023·湖北武汉·模拟预测

多选题 | 较难(0.4) |

弹簧振子在一个周期内运动的定性规律影响弹簧振子周期的物理量、周期公式弹簧振子运动时能量的转化

4 . 如图所示，固定斜面的倾角为30°，一劲度系数为k的轻质弹簧，下端固定在斜面底端，上端与质量为m的小球甲相连，弹簧与斜面平行。一条不可伸长的轻绳绕过斜面顶端的轻质定滑轮，一端连接小球甲，另一端连接一轻质挂钩。开始时各段绳子都处于伸直状态，小球甲静止在A点。现在挂钩上挂一质量也为m的小球乙，并从静止释放小球乙，当弹簧第一次恢复原长时小球甲运动到B点，一段时间后，小球甲到达最高点C。不计一切摩擦，弹簧始终在弹性限度内，甲不会和定滑轮相碰，乙不会和地面相碰，重力加速度大小为g，则下列说法正确的是（　　）