高中人教物理選擇性必修一2.2 簡諧運動的描述課時同步練(解析版) - 副本

1、第二單元 機械振動 第2課 簡諧運動的描述一、基礎(chǔ)鞏固1下列物理量中，描述物體振動快慢的物理量是（ ）A頻率B速度C回復力D振幅【答案】A【解析】頻率是指單位時間內(nèi)完成全振動的次數(shù)，是描述周期性運動快慢的物理量，故A正確；速度是描述運動快慢的物理量，不是描述振動快慢的，故B錯誤；回復力F=-kx，是時刻變化的，與位移有關(guān)，故C錯誤；振幅反映了振動的強弱，不是描述物體振動快慢的物理量，故D錯誤。故選A。2如圖所示，一彈簧振子在一條直線上做簡諧運動，第一次先后經(jīng)過M、N兩點時速度v（v0）相同，那么，下列說法正確的是A振子在M、N兩點所受彈簧彈力相同B振子在M、N兩點對平衡位置的位移相同C振子在M

2、、N兩點加速度大小相等D從M點到N點，振子先做勻加速運動，后做勻減速運動【答案】C【解析】因M、N兩點的速度大小相同，則M、N兩點關(guān)于O點對稱，故振子在M、N兩點對平衡位置的位移大小相同，方向相反，選項B錯誤；根據(jù)F=-kx可知，振子在M、N兩點所受彈簧彈力大小相同，方向相反，選項A錯誤；由牛頓第二定律可知振子在M、N兩點加速度大小相等，選項C正確；從M點到N點，由于彈力的大小不斷變化，故振子先做變加速運動，后做變減速運動，選項D錯誤；故選C。3某彈簧振子簡諧運動圖像如圖所示，下列說法正確的是（）At=1s時，振子的加速度為零Bt=2s時，振子的速度最大Ct=3s時，振子的位移最小Dt=4s時

3、，振子的振幅為零【答案】B【解析】t=1s時，振子的位移為正向最大，由胡克定律F=-kx可知，此時振子的回復力最大，根據(jù)牛頓第二定律，可知振子的加速度最大，故A錯誤； t=2s時，振子在平衡位置處，速度達到最大，故B正確；t=3s時，振子的位移為負的最大，故C錯誤；t=4s時，位移為零，但振幅仍為5cm，故D錯誤。故選B。4如圖所示，一彈簧振子做等幅振動，取向右為正，A、B兩處為最大位移處，O為平衡位置,C為AO間某一位置，則振子（）A從BO時，位移是正值，加速度為正值B從OB時，位移是正值，速度為正值C運動至C處時，位移為負值，加速度為負值D運動至C處時，位移為正值，加速度為負值【答案】B【

4、解析】從BO時，位移是正值，加速度為負值。故A錯誤；從OB時，位移是正值，速度為正值。故B正確；運動至C處時，位移為負值，加速度為正值。故CD錯誤。故選B。5如圖所示，小球P連接著輕質(zhì)彈簧放在光滑水平面上，彈簧的另一端固定在墻上，O點為小球的平衡位置，把小球拉到A點（）；輕輕釋放，經(jīng)小球動到O點，如果把小球P拉到點（）；則釋放后小球第一次運動到O點所需的時間為ABCD【答案】B【解析】根據(jù)簡諧運動特點可知，振子振動的周期與振幅無關(guān)，所以從點釋放后小球第一次運動到O點所需的時間仍然為，故B正確，ACD錯誤。故選B6在內(nèi)，甲振動30次，乙振動75次，則A甲的周期為，乙的周期為B甲的周期為，乙的周期

5、為C甲的頻率為，乙的頻率為D甲的頻率為，乙的頻率為【答案】D【解析】根據(jù)題意甲的周期與頻率：，根據(jù)題意甲的周期與頻率：，故D正確，ABC錯誤。故選D7一位同學在進行呼啦圈運動時，內(nèi)扭動腰部3次，則呼啦圈轉(zhuǎn)動的頻率為ABCD【答案】A【解析】根據(jù)題意可知周期：；根據(jù)頻率和周期的關(guān)系：，故A正確，BCD錯誤。故選A8一次全振動的過程，就是振動的物體A從任意位置出發(fā)又回到這個位置B從一側(cè)最大偏移位置運動到另一側(cè)最大偏移位置C從某一位置出發(fā)又以同一運動方向回到此位置D從平衡位置出發(fā)又回到平衡位置【答案】C【解析】在機械振動中，物體連續(xù)兩次以完全相同的速度（包括大小、方向）經(jīng)過同一位置所用的時間才是一個

6、周期，所以一次全振動的過程，就是振動的物體從某一位置出發(fā)又以同一運動方向回到此位置，故C正確，ABD錯誤。故選C9勁度系數(shù)為20N/cm的彈簧振子，它的振動圖象如圖所示，在圖中A點對應(yīng)的時刻（）A振子所受的彈力大小為5N，方向指向x軸的負方向B振子的速度方向指向x軸的負方向C在04s內(nèi)振子作了1.75次全振動D在04s內(nèi)振子通過的路程為0.35cm，位移為0【答案】A【解析】由圖可知A在t軸上方，位移x=0.25cm，所以彈力，即彈力大小為5N，方向指向x軸負方向，A正確；由圖可知過A點作圖線的切線，該切線與x軸的正方向的夾角小于90，切線斜率為正值，即振子的速度方向指向x軸的正方向，B錯誤；

7、由圖可看出，t=0、t=4s時刻振子的位移都是最大，且都在t軸的上方，在04s內(nèi)經(jīng)過兩個周期，振子完成兩次全振動，C錯誤。由于t=0時刻和t=4s時刻振子都在最大位移處，故位移為零，又由于振幅為0.5cm，在04s內(nèi)振子完成了2次全振動，所以在這段時間內(nèi)振子通過的路程為s=240.50cm=4cm，D錯誤。故選A。10如圖所示，彈簧振子在A、B之間做簡諧運動以平衡位置O為原點，建立Ox軸向右為x軸的正方向若振子位于B點時開始計時，則其振動圖像為（ ）ABCD【答案】A【解析】由題意：設(shè)向右為x正方向，振子運動到N點時，振子具有正方向最大位移，所以振子運動到N點時開始計時振動圖象應(yīng)是余弦曲線，故

8、A正確11.一彈簧振子的位移x隨時間t變化的關(guān)系式為x0.1sin(2.5t+)，位移x的單位為m，時間t的單位為s。則彈簧振子的周期為_s;彈簧振子的振動初相位_;在t0.4s時，振子的位移_m，振子的加速度是_(填最大或最小)。在t0.4s到t0.6s時間段內(nèi)振子的動能_(填增加或減小)?！敬鸢浮?.8 -0.1 最大 增加 【解析】1由，可得，則周期。2 由，初相位為。 3 時，位移，。4 根據(jù)，振子是從正向最大位移處開始振動，當振子振動了半個周期，振子振動到了負向最大位移，所以加速度達到了最大值。5從到振子是從最大位移向平衡位置振動，速度逐漸增大，振子的動能逐漸增大。12.如圖所示，一

9、輕彈簧一端固定，另一端連接一物塊構(gòu)成彈簧振子，該物塊是由a、b兩個小物塊粘在一起組成的物塊在光滑水平面上左右振動，振幅為，周期為.當物塊向右通過平衡位置時，a、b之間的粘膠脫開；以后小物塊a振動的振幅和周期分別為和，則_ (填“”、“”、“”或“”)【答案】 【解析】1當物塊向右通過平衡位置時a、b之間的粘膠脫開，a向右做減速運動，b向右勻速運動，彈簧振子總的機械能將減小，振幅減小，則有；2根據(jù)彈簧振子簡諧運動的周期公式，知振子的質(zhì)量減小，周期減小，則有。13.如圖所示是某一質(zhì)點作簡諧運動的振動圖像，則該質(zhì)點的振動周期為_s，在t=3s時速度為_（選填“正方向最大”、“負方向最大”、“零”）。

10、【答案】4 正方向最大 【解析】12根據(jù)振動圖象可得振動周期T=4s；在t=3s時質(zhì)點在平衡位置，此時速度最大，根據(jù)振動圖象可知速度方向向正方向。14.如圖所示的彈簧振子在B、C間振動，振動周期為2s，由開始振動并在O點開始計時，后振子在_位置；若振幅為，規(guī)定O到B的方向為正方向，則該時刻位移大小為_；路程為_；該振子的振動頻率為_.【答案】C -2 6 0.5 【解析】1經(jīng)過即，由開始振動并在O點開始計時，經(jīng)過個周期，彈簧振子位于C點；2規(guī)定O到B的方向為正方向，則C點的位移大小為；3經(jīng)過的路程：4振動的頻率：二、拓展提升1.如圖所示，兩長方體木塊和疊放在光滑水平面上，質(zhì)量分別為和，與之間的

11、最大靜摩擦力為，與勁度系數(shù)為的水平輕質(zhì)彈簧連接構(gòu)成彈簧振子。和在振動過程中始終不發(fā)生相對滑動，則（）A受到的摩擦力與離開平衡位置位移總滿足B它們的最大加速度不能大于C它們的振幅不可能大于D振動過程中，AB間的摩擦力對A做正功，對B做負功【答案】A【解析】對整體為對象，根據(jù)牛頓第二定律有，以物體A為對象，根據(jù)牛頓第二定律有，解得，故A正確；當A和B在振動過程中恰好不發(fā)生相對滑動時，AB間靜摩擦力達到最大此時AB到達最大位移處。根據(jù)牛頓第二定律得，以A為研究對象，最大加速度，以整體為研究對象，聯(lián)立兩式得，最大振幅，故BC錯誤；遠離平衡運動過程，A的速度減小，動能減小，此時AB間的摩擦力對A做負功，

12、對B做正功，故D錯誤。故選A。2.某質(zhì)點做簡諧運動，其位移與時間的關(guān)系式為x=3sin（）cm，則（ ）A質(zhì)點的振幅為3 mB質(zhì)點振動的周期為3 sC質(zhì)點振動的周期為sDt=0.75 s時刻，質(zhì)點回到平衡位置【答案】BD【解析】根據(jù)題意可知，振幅為3cm，故A錯誤；根據(jù)題意可知，角速度為，故周期，故B正確C錯誤；t=0.75 s時，代入解得x=0，故質(zhì)點回到平衡位置，故D正確。故選BD。3.如圖所示，水平彈簧振子沿x軸在M、N間做簡諧運動，坐標原點O為振子的平衡位置，其振動方程為下列說法正確的是（ ）AMN間距離為5cmB振子的運動周期是0.2sC時，振子位于N點D時，振子具有最大加速度【答案

13、】BC【解析】MN間距離為2A=10cm，選項A錯誤；因可知振子的運動周期是，選項B正確；由可知t=0時，x=5cm，即振子位于N點，選項C正確；由可知時x=0，此時振子在O點，振子加速度為零，選項D錯誤4.如圖，輕彈簧上端固定，下端連接一小物塊，物塊沿豎直方向做簡諧運動以豎直向上為正方向，物塊簡諧運動的表達式為y=0.1sin(2.5t)mt=0時刻，一小球從距物塊h高處自由落下；t=0.6s時，小球恰好與物塊處于同一高度取重力加速度的大小為g=10m/s2.以下判斷正確的是_（雙選，填正確答案標號）Ah=1.7mB簡諧運動的周期是0.8sC0.6s內(nèi)物塊運動的路程是0.2mDt=0.4s時

14、，物塊與小球運動方向相反【答案】AB【解析】t=0.6s時，物塊的位移為y=0.1sin(2.50.6)m= -0.1m；則對小球，解得h=1.7m ，選項A正確；簡諧運動的周期是，選項B正確；0.6s內(nèi)物塊運動的路程是3A=0.3m，選項C錯誤；t=0.4s=，此時物塊在平衡位置向下振動，則此時物塊與小球運動方向相同，選項D錯誤5.如圖是一彈簧振子的振動圖像，由圖可知，下列說法中正確的是（ ）A振動的周期是0.8sB0.1s與0.3s兩時刻，振子的速度相同C0.1s與0.3s兩時刻，振子的加速度相同D0.2s0.4s的時間內(nèi)，振子的動能不斷減小【答案】AC【解析】由振動圖像可知，振動的周期是

15、0.8s，選項A正確；0.1s與0.3s兩時刻，振子的速度大小相同，方向相反，選項B錯誤； 0.1s與0.3s兩時刻，振子的位移相同，加速度相同，選項C正確；0.2s0.4s的時間內(nèi)，振子的速度不斷變大，則動能不斷增加，選項D錯誤；故選AC.6.合成與分解是物理常用的一種研究問題的方法，如研究復雜的運動就可以將其分解成兩個簡單的運動來研究。請應(yīng)用所學物理知識與方法，思考并解決以下問題。（1）如圖1所示，將一小球以某速度從坐標軸原點O水平拋出，兩束平行光分別沿著與坐標軸平行的方向照射小球，在兩個坐標軸上留下了小球的兩個“影子”，影子的位移和速度描述了小球在x、y兩個方向的運動。不計空氣阻力的影響

16、。則：水平方向的“影子”做什么運動；豎直方向的“影子”做什么運動？（2）如圖2所示，把一個有孔的小球A裝在輕質(zhì)彈簧的一端，彈簧的另一端固定，小球在沿水平x軸的光滑桿上，能夠在桿上自由滑動。把小球沿x軸拉開一段距離，小球?qū)⒆稣穹鶠镽的振動，O為振動的平衡位置。另一小球B在豎直平面內(nèi)以O(shè)為圓心，在電動機的帶動下，沿順時針方向做半為徑R的勻速圓周運動。O與O在同一豎直線上。用豎直向下的平行光照射小球B，適當調(diào)整B的轉(zhuǎn)速，可以觀察到，小球B在x方向上的“影子”和小球A在任何瞬間都重合。已知彈簧勁度系數(shù)為k，小球A的質(zhì)量為m，彈簧的彈性勢能表達式為，其中k是彈簧的勁度系數(shù)，x是彈簧的形變量。請結(jié)合以上實驗，完成：a求小球B的線速度大小?b推導出小球A的周期表達式為。【答案】（1）水平方向的“影子”做勻速運動；豎直方向的“影子”做自由落體運動；（2）a；b見解析【解析】（1）平拋運動在水平方向上做勻速直線運動，在豎直方向上做自由落體運動