2018-2019学年高中物理山东省专用选修3-4讲义:第十一章 机械振动 第3节 简谐运动的回复力和能量 Word版含答案
2018-2019学年高中物理山东省专用选修3-4讲义:第十一章 机械振动 第3节 简谐运动的回复力和能量 Word版含答案第4页

  2.对于弹簧振子的回复力和位移的关系,下列图中正确的是(  )

  

  解析:选C 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像应如图C所示。

  3.如图所示,竖直轻弹簧两端分别与物块A、B相连,物块A、B所受重力均为mg,物块B放在固定于水平面上的压力传感器上,物块A在初始位置处于平衡状态。现对物块A施以大小为F=mg的力将其下压一段距离x保持静止,然后撤去力F,当物块A向上运动到初始位置上方距离也是x时(  )

  A.压力传感器的读数是零

  B.压力传感器的读数是mg/2

  C.压力传感器的读数是2mg

  D.压力传感器的读数是mg

  解析:选D 设物块A在初始位置时弹簧的压缩量为x0,对A列平衡方程:mg=kx0①

  施加力F后,A的平衡方程为

  F+mg=k(x+x0)②

  又由于F=mg③

  由①②③得kx=mg,撤去力F的瞬间,物块A所受的回复力F回=k(x+x0)-mg=kx

  当物块A向上运动到初始位置上方距离也是x时,由对称性知F回=kx,而kx=mg,可见物块A所受弹簧弹力恰好为零,以物块B为研究对象,受力分析知压力传感器对物块B的支持力为mg,故压力传感器的读数是mg,故选项D正确。

简谐运动中各物理量的变化规律   

  1.根据水平弹簧振子图,可分析各个物理量的变化关系如下:

  

振子的运动 A→O O→A′ A′→O O→A 位移

方向 向右 向左 向左 向右 大小 减小 增大 减小 增大 回复力 方向 向左 向右 向右 向左 大小 减小 增大 减小 增大 加速度

方向 向左 向右 向右 向左 大小 减小 增大 减小 增大 速度 方向 向左 向左 向右 向右 大小 增大 减小 增大 减小 振子的动能 增大 减小 增大 减小 弹簧的势能 减小 增大 减小 增大 系统总能量 不变 不变 不变 不变