【同步】高中物理魯科版(2019)選擇性必修1：第2章第2節(jié)振動(dòng)的描述分層作業(yè)課件

第2章第2節(jié)振動(dòng)的描述1234567891011121314A級(jí)必備知識(shí)基礎(chǔ)練1.(多選)下列關(guān)于簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的振幅、周期和頻率的說(shuō)法正確的是(

)A.振幅是矢量,方向從平衡位置指向最大位移處B.周期和頻率的乘積是一個(gè)常數(shù)C.振幅增加,周期必然增加,而頻率減小D.做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的物體,其頻率固定,與振幅無(wú)關(guān)BD解析

振幅是標(biāo)量,故選項(xiàng)A錯(cuò)誤;周期和頻率互為倒數(shù),即

,故選項(xiàng)B正確;簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的周期、頻率由系統(tǒng)本身決定,與振幅無(wú)關(guān),故選項(xiàng)C錯(cuò)誤,D正確。12345678910111213142.(2023河北石家莊高二期末)有一個(gè)在光滑水平面上的彈簧振子,第一次用力把彈簧壓縮x后釋放讓它振動(dòng),第二次把彈簧壓縮3x后釋放讓它振動(dòng),則先后兩次振動(dòng)的周期之比和振幅之比分別為(

)A.1∶1

1∶3 B.1∶1

1∶1C.1∶3

1∶3 D.1∶3

1∶1A解析

彈簧的壓縮量即為彈簧振子振動(dòng)過(guò)程中偏離平衡位置的最大距離,即振幅,故振幅之比為1∶3,而對(duì)同一振動(dòng)系統(tǒng),其周期由振動(dòng)系統(tǒng)自身的性質(zhì)決定,與振幅無(wú)關(guān),周期之比為1∶1。故選A。12345678910111213143.如圖所示,彈簧振子在BC間振動(dòng),O為平衡位置,BO=OC=5cm,若彈簧振子從B到C的運(yùn)動(dòng)時(shí)間是1s,則下列說(shuō)法正確的是(

)A.彈簧振子從B經(jīng)O到C完成一次全振動(dòng)B.振動(dòng)周期是1s,振幅是10cmC.經(jīng)過(guò)兩次全振動(dòng),彈簧振子通過(guò)的路程是20cmD.從B開(kāi)始經(jīng)過(guò)3s,彈簧振子通過(guò)的路程是30cmD解析

彈簧振子從B→O→C僅完成了半次全振動(dòng),所以周期

T=2×1

s=2

s,振幅A=BO=5

cm。彈簧振子在一次全振動(dòng)過(guò)程中通過(guò)的路程為4A=20

cm,所以兩次全振動(dòng)中通過(guò)路程為40

cm,3

s的時(shí)間為1.5T,所以彈簧振子通過(guò)的路程為30

cm。故選D。12345678910111213144.一質(zhì)點(diǎn)做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),從平衡位置運(yùn)動(dòng)到最遠(yuǎn)點(diǎn)需要

周期,則從平衡位置走過(guò)該距離的一半所需時(shí)間為(

)D12345678910111213145.一個(gè)做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的彈簧振子,周期為T(mén),振幅為A,設(shè)彈簧振子第一次從平衡位置運(yùn)動(dòng)到x=處所經(jīng)歷的時(shí)間為t1,第一次從最大位移處運(yùn)動(dòng)到x=所經(jīng)歷的時(shí)間為t2,關(guān)于t1與t2,以下說(shuō)法正確的是(

)A.t1=t2B.t1<t2C.t1>t2D.無(wú)法判斷B解析

畫(huà)出x-t圖像,從圖像上我們可以很直觀地看出t1<t2,因而選項(xiàng)B正確。123456789101112131412345678910111213146.彈簧振子做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),彈簧振子運(yùn)動(dòng)范圍為0.8cm,周期為0.5s,計(jì)時(shí)開(kāi)始時(shí)具有正向最大加速度,則它的振動(dòng)方程是

。

12345678910111213147.某質(zhì)點(diǎn)做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的圖像如圖所示,根據(jù)圖像中的信息,回答下列問(wèn)題:(1)質(zhì)點(diǎn)離開(kāi)平衡位置的最大距離為

cm。

(2)質(zhì)點(diǎn)在第2s末的位移大小為

cm。在前4s內(nèi)的路程為

cm。

10040解析

由題中圖像上的信息,可得出以下結(jié)論:(1)質(zhì)點(diǎn)離開(kāi)平衡位置的最大距離就是x的最大值10

cm。(2)2

s時(shí)質(zhì)點(diǎn)在平衡位置,因此位移為零。質(zhì)點(diǎn)在前4

s內(nèi)完成一個(gè)周期性運(yùn)動(dòng),其路程為10×4

cm=40

cm。123456789101112131412345678910111213148.一位游客在湖邊欲乘坐游船,當(dāng)日風(fēng)浪較大,游船上下浮動(dòng)?？砂延未?dòng)簡(jiǎn)化成豎直方向的簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),振幅為20cm,周期為3.0s。當(dāng)船上升到最高點(diǎn)時(shí),甲板剛好與碼頭地面平齊。碼頭地面與甲板的高度差不超過(guò)10cm時(shí),游客能舒服地登船。求:在游船浮動(dòng)一個(gè)周期內(nèi),游客能舒服登船的時(shí)間。

答案

1.0s123456789101112131412345678910111213149.一水平彈簧振子做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),其位移和時(shí)間的關(guān)系如圖所示。

(1)寫(xiě)出這個(gè)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的位移隨時(shí)間變化的關(guān)系式(用正弦函數(shù)表示)。(2)從t=0到t=6.5×10-2s的時(shí)間內(nèi),振子通過(guò)的路程為多大?12345678910111213141234567891011121314B級(jí)關(guān)鍵能力提升練10.如圖所示,在光滑水平面上的彈簧振子,彈簧形變的最大限度為20cm,彈簧處于原長(zhǎng)時(shí),彈簧振子處于圖示P位置,若將質(zhì)量為m的物體向右拉動(dòng)5cm后由靜止釋放,經(jīng)0.5s物體第一次回到P位置,關(guān)于該彈簧振子,下列說(shuō)法正確的是(

)A.該彈簧振子的振動(dòng)頻率為1HzB.若向右拉動(dòng)10cm后由靜止釋放,經(jīng)過(guò)1s物體第一次回到P位置C.若向左推動(dòng)8cm后由靜止釋放,物體連續(xù)兩次經(jīng)過(guò)P位置的時(shí)間間隔是2sD.在P位置給物體任意一個(gè)向左或向右的初速度,只要最大位移不超過(guò)20cm,總是經(jīng)0.5s速度就減為0D1234567891011121314解析

由題意知,該彈簧振子振動(dòng)周期為T(mén)=0.5×4

s=2

s,振動(dòng)頻率為0.5

Hz,故A錯(cuò)誤;彈簧振子的周期由振動(dòng)系統(tǒng)本身決定,與振幅無(wú)關(guān),故只要物體的最大位移不超過(guò)20

cm,即彈簧形變?cè)谧畲笙薅葍?nèi),則物體的振動(dòng)周期仍為2

s,由此可知,若向右拉動(dòng)10

cm后由靜止釋放,經(jīng)過(guò)

=0.5

s,物體第一次回到P位置,B錯(cuò)誤;若向左推動(dòng)8

cm后由靜止釋放,物體連續(xù)兩次經(jīng)過(guò)P位置的時(shí)間間隔是

=1

s,C錯(cuò)誤;在P位置給物體任意一個(gè)向左或向右的初速度,只要最大位移不超過(guò)20

cm,總是經(jīng)

=0.5

s到達(dá)最大位移處,即速度減為0,D正確。123456789101112131411.(多選)(2023山東濟(jì)寧高二期末)如圖甲所示,輕質(zhì)彈簧下端固定在水平地面上,上端連接一輕質(zhì)薄板。t=0時(shí)刻,一物塊從其正上方由靜止下落,落至薄板上后和薄板始終粘連,其位置坐標(biāo)隨時(shí)間變化的圖像如圖乙所示,其中t=0.2s時(shí)物塊剛接觸薄板。彈簧形變始終在彈性限度內(nèi),不計(jì)空氣阻力,則(

)A.t=0.4s時(shí),物塊的加速度等于重力加速度B.若減小物塊自由下落的高度,則物塊與薄板粘連后振動(dòng)的周期不變C.物塊從x=20cm到x=30cm的過(guò)程中,經(jīng)歷的時(shí)間是物塊做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)周期的D.t=0.4s后,物塊的位置坐標(biāo)隨時(shí)間變化的關(guān)系式為1234567891011121314答案

BD1234567891011121314解析

薄板為輕質(zhì)薄板,質(zhì)量可忽略不計(jì),由圖乙可知,B點(diǎn)是圖像的最高點(diǎn),C點(diǎn)是圖像的最低點(diǎn),根據(jù)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的對(duì)稱性可知,最高點(diǎn)的加速度和最低點(diǎn)的加速度大小相等,即aB=aC,由簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的加速度滿足a與x成正比,設(shè)A點(diǎn)處偏離平衡位置的位移大小為xA,C點(diǎn)處偏離平衡位置的位移大小為xC,有xA<xC,所以aA<aC,aA<aB,到A點(diǎn)時(shí),物塊只受重力,aA=g,所以aB>g,則t=0.4

s時(shí),物塊的加速度大于重力加速度,A錯(cuò)誤;彈簧振子的周期只與振動(dòng)系統(tǒng)本身有關(guān),與物塊起始下落的高度無(wú)關(guān),故減小物塊自由下落的高度,物塊與薄板粘連后振動(dòng)的周期不變,B正確;12345678910111213141234567891011121314123456789101112131412.甲、乙兩人先后觀察同一彈簧振子在豎直方向上下振動(dòng)的情況。(畫(huà)振動(dòng)圖像時(shí),取向上為正方向)(1)甲開(kāi)始觀察時(shí),物體正好在平衡位置并向下運(yùn)動(dòng),已知經(jīng)過(guò)1s后,物體第一次回到平衡位置,物體振幅為5cm,試畫(huà)出甲觀察到的彈簧振子的振動(dòng)圖像。(2)乙在甲觀察3.5s后,開(kāi)始觀察并計(jì)時(shí),試畫(huà)出乙觀察到的彈簧振子的振動(dòng)圖像。1234567891011121314解析

(1)由題意知,A=5

cm,=1

s,則T=2

s。甲開(kāi)始計(jì)時(shí)時(shí),物體正好在平衡位置并向下運(yùn)動(dòng),即t甲=0時(shí),x甲=0,振動(dòng)方向向下,故φ=π,則甲觀察到彈簧振子的振動(dòng)表達(dá)式為x甲=5sin(πt+π)

cm,據(jù)此可畫(huà)出甲觀察到的彈簧振子的振動(dòng)圖像,如圖甲所示。1234567891011121314答案

見(jiàn)解析

123456789101112131413.(2023浙江湖州高二期末)如圖所示,勁度系數(shù)k=20N/m的輕彈簧上端固定,下端懸掛一質(zhì)量m=0.2kg的小球(小球可視為質(zhì)點(diǎn)),靜止時(shí)小球的位置標(biāo)記為O點(diǎn)。將小球豎直下拉10cm到達(dá)B點(diǎn)后由靜止釋放。小球釋放時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí),經(jīng)過(guò)0.3s首次到達(dá)最高點(diǎn)C點(diǎn),之后小球在B、C兩點(diǎn)之間做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。不計(jì)空氣阻力,g取10m/s2。求:(1)小球的振動(dòng)周期T和振幅A;(2)小球在3s內(nèi)通過(guò)的路程s;(3)小球到達(dá)C點(diǎn)時(shí)的加速度a。1234567891011121314解析

(1)由題意可知周期T=0.6

s振幅A=10

cm。(2)在3

s時(shí)間內(nèi),小球做全振動(dòng)次數(shù)n==5路程s=5×4A=2

m。(3)小球到達(dá)B點(diǎn),加速度大小由對(duì)稱性可知,小球在C點(diǎn)時(shí)加速度大小aC=aB=10

m/s2方向豎直向下。答案

(1)0.6s

10cm(2)2m(3)10m/s2,方向豎直向下123456789101112131414.一輕質(zhì)彈簧直立在地面上,其勁度系數(shù)為k=400N/m,彈簧的上端與盒子A連接在一起,盒子內(nèi)裝物體B,B的上、下表面恰與盒子接觸,如圖所示。A和B的質(zhì)量mA=mB=1kg,g取10m/s2,不計(jì)阻力。先將A向上抬高使彈簧伸長(zhǎng)5cm,然后從靜止釋放,A和B一起做上下方向的簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。已知彈簧的彈性勢(shì)能取決于彈簧的形變大小,試求:(1)盒子A的振幅;(2)物體B的最大速率;(3)當(dāng)A、B的位移為正的最大和負(fù)的最大時(shí),A對(duì)