人教版2019選擇性必修第一冊(cè)高二物理同步練習(xí)2.2簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的描述(原卷版+解析)

第2節(jié)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的描述描述簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的物理量1．彈簧振子做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，若從平衡位置O開始計(jì)時(shí)，經(jīng)過4s振子第一次經(jīng)過P點(diǎn)，又經(jīng)過了1s，振子第二次經(jīng)過P點(diǎn)，則該簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的周期為（）A．5s B．8s C．14s D．18s2．如圖所示，彈簧振子在B、C間振動(dòng)，O為平衡位置，BO=OC=5cm。若振子從B到C的運(yùn)動(dòng)時(shí)間是1s，則下列說法中正確的是（）A．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)過兩次全振動(dòng)，振子通過的路程是20cmD．從B開始經(jīng)過3s，振子通過的路程是30cm簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)表達(dá)式3．如圖所示，水平彈簧振子沿x軸在M、N間做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，坐標(biāo)原點(diǎn)O為振子的平衡位置，其振動(dòng)方程為。下列說法不正確的是（）A．間距離為5cm B．振子的運(yùn)動(dòng)周期是0.2sC．時(shí)，振子位于N點(diǎn) D．時(shí)，振子具有最大速度4．某質(zhì)點(diǎn)做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，其位移隨時(shí)間變化的關(guān)系式為x＝3sin（t＋）cm，則（）A．質(zhì)點(diǎn)的振幅為3mB．質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)周期為sC．t＝0.75s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)到達(dá)距平衡位置最遠(yuǎn)處D．質(zhì)點(diǎn)前2s內(nèi)的位移為－4.5cm5．已知彈簧振子的振動(dòng)周期與振子的質(zhì)量和彈簧的勁度系數(shù)有關(guān)，周期，小鳥落在彈性樹枝上的振動(dòng)類似于彈簧振子的振動(dòng)。一只100g的小鳥落在樹枝P處，其振動(dòng)周期為T，另一只鳥落在P右邊一點(diǎn)Q處的振動(dòng)周期也是T，右端為樹枝末端，則另一只鳥的質(zhì)量可能為（）A．50g B．100g C．150g D．200g6．一個(gè)彈簧振子做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的振幅、周期，從平衡位置開始計(jì)時(shí)，則到時(shí)間內(nèi)彈簧振子通過的路程為（）。A． B．4cm C． D．2cm7．物體A做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的振動(dòng)位移xA＝3sincm，物體B做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的振動(dòng)位xB＝5sincm。比較A、B的運(yùn)動(dòng)（

）A．振幅是矢量，A的振幅是6cm，B的振幅是10cm B．周期是標(biāo)量，A、B的周期都是100sC．A的相位始終超前B的相位 D．A振動(dòng)的頻率fA等于B振動(dòng)的頻率fB，均為50Hz8．一彈簧振子偏離平衡位置的位移y隨時(shí)間t變化的關(guān)系式為，時(shí)間t的單位為s．下列說法正確的是（）A．彈簧振子的振幅為 B．彈簧振子的周期為C．在時(shí)，彈簧振子的速度為零 D．彈簧振子的振動(dòng)初相位為9．一振子沿x軸做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，平衡位置在坐標(biāo)原點(diǎn)。t＝0時(shí)振子的位移為－0.1m，t＝1s時(shí)位移為0.1m，則（）A．若振幅為0.1m，振子的周期可能為sB．若振幅為0.1m，振子的周期可能為sC．若振幅為0.2m，振子的周期可能為4sD．若振幅為0.2m，振子的周期可能為6s10．一個(gè)小球與彈簧連接套在光滑水平細(xì)桿上，在間做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，點(diǎn)為的中點(diǎn)。以點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，水平向右為正方向建立坐標(biāo)系，得到小球振動(dòng)圖像如圖所示。下列結(jié)論正確的是（）A．小球振動(dòng)的頻率是B．時(shí)，小球在位置C．小球在通過位置時(shí)，速度最大D．如果小球的振幅增大，則振動(dòng)周期也增大11．一彈簧振子在ab間做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，O點(diǎn)為平衡位置，當(dāng)它經(jīng)過O點(diǎn)時(shí)開始計(jì)時(shí)，經(jīng)過1s第一次到達(dá)P點(diǎn)，再經(jīng)過0.4s第二次到達(dá)P點(diǎn)。則彈簧振子振動(dòng)的周期可能為（

）A．5.6s B．4.8s C．2.4s D．1.6s12．如圖，把一個(gè)有小孔的小球連接在彈簧的一端，彈簧的另一端固定，小球套在光滑的桿上，能夠自由滑動(dòng)。彈簧的質(zhì)量與小球相比可以忽略。小球運(yùn)動(dòng)時(shí)空氣阻力很小，也可以忽略。系統(tǒng)靜止時(shí)小球位于O點(diǎn)。現(xiàn)將小球向右移動(dòng)距離A后由靜止釋放，小球做周期為T的簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。下列說法正確的是（）A．若某過程中小球的路程為2A，則該過程經(jīng)歷的時(shí)間一定為B．若某過程中小球的路程為A，則該過程經(jīng)歷的時(shí)間一定為C．若某過程中小球的位移大小為A，則該過程經(jīng)歷的時(shí)間一定為D．若某過程中小球的位移大小為2A，則該過程經(jīng)歷的時(shí)間至少為E．若某過程經(jīng)歷的時(shí)間為，則該過程中彈簧彈力做的功一定為零13．如圖所示，彈簧振子在B、C間振動(dòng)，O為平衡位置。，若振子從B到C的運(yùn)動(dòng)時(shí)間是1s，則下列說法中正確的是（）A．振動(dòng)周期是2s，振幅是6cmB．振子從B經(jīng)O運(yùn)動(dòng)到C完成一次全振動(dòng)C．經(jīng)過兩次全振動(dòng)，振子通過的路程是30cmD．從B開始經(jīng)過3s，振子通過的路程是36cm14．如圖所示，將彈簧振子從平衡位置下拉一段距離Δx，靜止釋放后小球在A、B間振動(dòng)，且AB=20cm，小球由A首次到B的時(shí)間為0.1s，求：（1）小球振動(dòng)的振幅、周期和頻率；（2）小球在5s內(nèi)通過的路程及偏離平衡位置的位移大小。第2節(jié)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的描述描述簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的物理量1．彈簧振子做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，若從平衡位置O開始計(jì)時(shí)，經(jīng)過4s振子第一次經(jīng)過P點(diǎn)，又經(jīng)過了1s，振子第二次經(jīng)過P點(diǎn)，則該簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的周期為（）A．5s B．8s C．14s D．18s【答案】D【詳解】如圖，假設(shè)彈簧振子在水平方向BC之間振動(dòng)若振子開始先向右振動(dòng)，振子的振動(dòng)周期為若振子開始先向左振動(dòng)，設(shè)振子的振動(dòng)周期為，則解得故選D。2．如圖所示，彈簧振子在B、C間振動(dòng)，O為平衡位置，BO=OC=5cm。若振子從B到C的運(yùn)動(dòng)時(shí)間是1s，則下列說法中正確的是（）A．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)過兩次全振動(dòng)，振子通過的路程是20cmD．從B開始經(jīng)過3s，振子通過的路程是30cm【答案】D【詳解】AB．振子從B經(jīng)O到C只完成半次全振動(dòng)，再回到B才算完成一次全振動(dòng)，完成一次全振動(dòng)的時(shí)間為一個(gè)周期，故T=2s，AB錯(cuò)誤；C．經(jīng)過一次全振動(dòng)，振子通過的路程是4倍振幅，故經(jīng)過兩次全振動(dòng)，振子通過的路程是40cm，C錯(cuò)誤；D．從B開始經(jīng)過3s，振子通過的路程是30cm，D正確。故選D。簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)表達(dá)式3．如圖所示，水平彈簧振子沿x軸在M、N間做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，坐標(biāo)原點(diǎn)O為振子的平衡位置，其振動(dòng)方程為。下列說法不正確的是（）A．間距離為5cm B．振子的運(yùn)動(dòng)周期是0.2sC．時(shí)，振子位于N點(diǎn) D．時(shí)，振子具有最大速度【答案】A【詳解】A．MN間距離為，A錯(cuò)誤；B．由可知可知振子的運(yùn)動(dòng)周期是，B正確；C．由可知時(shí)即振子位于N點(diǎn)，C正確；D．由可知t=0.05s時(shí)此時(shí)振子在O點(diǎn)，振子速度最大，D正確。本題選不正確項(xiàng)，故選A。4．某質(zhì)點(diǎn)做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，其位移隨時(shí)間變化的關(guān)系式為x＝3sin（t＋）cm，則（）A．質(zhì)點(diǎn)的振幅為3mB．質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)周期為sC．t＝0.75s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)到達(dá)距平衡位置最遠(yuǎn)處D．質(zhì)點(diǎn)前2s內(nèi)的位移為－4.5cm【答案】D【詳解】AB．從關(guān)系式可知A＝3cm，ω＝rad/s，故周期為T＝＝3s故A、B錯(cuò)誤；C．t＝0.75s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)的位移為x＝3sin（×＋）cm＝0質(zhì)點(diǎn)在平衡位置處。故C錯(cuò)誤；D．在t＝0時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)的位移x＝3cm，2s時(shí)質(zhì)點(diǎn)的位移x′＝3sin（×2＋）cm＝－1.5cm故前2s內(nèi)質(zhì)點(diǎn)的位移為－4.5cm。故D正確。故選D。5．已知彈簧振子的振動(dòng)周期與振子的質(zhì)量和彈簧的勁度系數(shù)有關(guān)，周期，小鳥落在彈性樹枝上的振動(dòng)類似于彈簧振子的振動(dòng)。一只100g的小鳥落在樹枝P處，其振動(dòng)周期為T，另一只鳥落在P右邊一點(diǎn)Q處的振動(dòng)周期也是T，右端為樹枝末端，則另一只鳥的質(zhì)量可能為（）A．50g B．100g C．150g D．200g【答案】A【詳解】一只鳥落在Q處時(shí)，由于Q點(diǎn)比P點(diǎn)靠近樹枝末端，Q點(diǎn)與P點(diǎn)受到同樣的作用力時(shí)，作用Q點(diǎn)時(shí)，樹枝的形變更大，則類似彈簧的勁度系數(shù)k變小，由于周期仍然為T，則落在Q處的鳥質(zhì)量m較小，故A正確，BCD錯(cuò)誤。故選A。6．一個(gè)彈簧振子做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的振幅、周期，從平衡位置開始計(jì)時(shí)，則到時(shí)間內(nèi)彈簧振子通過的路程為（）。A． B．4cm C． D．2cm【答案】B【詳解】根據(jù)題意，彈簧振子的振動(dòng)方程可寫為將代入可得0.1s小于，此段時(shí)間內(nèi)振子從平衡位置向最大位移處移動(dòng)，路程小于A，所以到時(shí)間內(nèi)彈簧振子通過的路程為4cm。故選B。7．物體A做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的振動(dòng)位移xA＝3sincm，物體B做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的振動(dòng)位xB＝5sincm。比較A、B的運(yùn)動(dòng)（

）A．振幅是矢量，A的振幅是6cm，B的振幅是10cm B．周期是標(biāo)量，A、B的周期都是100sC．A的相位始終超前B的相位 D．A振動(dòng)的頻率fA等于B振動(dòng)的頻率fB，均為50Hz【答案】C【詳解】A．振幅只有大小沒有方向，是標(biāo)量，根據(jù)兩物體的位移表達(dá)式可知A的振幅是3cm，B的振幅是5cm，故A錯(cuò)誤；B．周期只有大小沒有方向，是標(biāo)量，根據(jù)根據(jù)兩物體的位移表達(dá)式可知故B錯(cuò)誤；C．根據(jù)兩物體的位移表達(dá)式可知A的初相為，B的初相為，因此兩物體振動(dòng)的相位差為即A的相位始終超前B的相位，故C正確；D．由于兩物體振動(dòng)的周期相同，因此頻率相同，頻率大小為故D錯(cuò)誤。故選C。8．一彈簧振子偏離平衡位置的位移y隨時(shí)間t變化的關(guān)系式為，時(shí)間t的單位為s．下列說法正確的是（）A．彈簧振子的振幅為 B．彈簧振子的周期為C．在時(shí)，彈簧振子的速度為零 D．彈簧振子的振動(dòng)初相位為【答案】C【詳解】ABD．由表達(dá)式可知，振幅周期初相位所以選項(xiàng)ABD均錯(cuò)誤；C．時(shí)，振子在最大位移處，速度為零，選項(xiàng)C正確。故選C。9．一振子沿x軸做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，平衡位置在坐標(biāo)原點(diǎn)。t＝0時(shí)振子的位移為－0.1m，t＝1s時(shí)位移為0.1m，則（）A．若振幅為0.1m，振子的周期可能為sB．若振幅為0.1m，振子的周期可能為sC．若振幅為0.2m，振子的周期可能為4sD．若振幅為0.2m，振子的周期可能為6s【答案】D【詳解】AB．若振幅為0.1m，由題意知Δt＝（n＋）T（n＝0，1，2，…）解得T＝s（n＝0，1，2，…）AB錯(cuò)誤；CD．若振幅為0.2m，t＝0時(shí)，由簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)表達(dá)式x＝0.2sin（t＋φ0）（m）可知，t＝0時(shí)0.2sinφ0（m）＝－0.1m解得φ0＝－或φ0＝－當(dāng)t＝1s時(shí)，有0.2sin（＋φ0）（m）＝0.1m將T＝4s代入得0.2sin（＋φ0）（m）≠0.1m將T＝6s代入得0.2sin（＋φ0）（m）＝0.1m由以上可知C錯(cuò)誤，D正確。故選D。10．一個(gè)小球與彈簧連接套在光滑水平細(xì)桿上，在間做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，點(diǎn)為的中點(diǎn)。以點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，水平向右為正方向建立坐標(biāo)系，得到小球振動(dòng)圖像如圖所示。下列結(jié)論正確的是（）A．小球振動(dòng)的頻率是B．時(shí)，小球在位置C．小球在通過位置時(shí)，速度最大D．如果小球的振幅增大，則振動(dòng)周期也增大【答案】C【詳解】A．由圖可知，小球振動(dòng)的頻率為，A錯(cuò)誤；B．時(shí)，小球在負(fù)向最大位移處，則小球在A位置，B錯(cuò)誤；C．小球在通過位置時(shí)，加速度為零，因此速度最大，C正確；D．小球振動(dòng)的周期與振幅無關(guān)，D錯(cuò)誤；故選C。11．一彈簧振子在ab間做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，O點(diǎn)為平衡位置，當(dāng)它經(jīng)過O點(diǎn)時(shí)開始計(jì)時(shí)，經(jīng)過1s第一次到達(dá)P點(diǎn)，再經(jīng)過0.4s第二次到達(dá)P點(diǎn)。則彈簧振子振動(dòng)的周期可能為（

）A．5.6s B．4.8s C．2.4s D．1.6s【答案】BD【詳解】①若振子從O點(diǎn)計(jì)時(shí)開始向右運(yùn)動(dòng)，即按圖1所示路線振動(dòng)根據(jù)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的對(duì)稱性可知振子從P到b點(diǎn)所用的時(shí)間為0.2s，則振子的振動(dòng)周期為②若振子從O點(diǎn)計(jì)時(shí)開始向左運(yùn)動(dòng)，即按圖2路線振動(dòng)其中P1與P關(guān)于O對(duì)稱，根據(jù)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的對(duì)稱性可知，P1到a再回到P1時(shí)間也為0.4s，P到b所用時(shí)間與P1到a點(diǎn)時(shí)間相同，均為，O到P1、P1到O與O到P所用時(shí)間為相等，均為可知振子從O到a所用時(shí)間為0.4s，則振子的振動(dòng)周期為綜上所述可知AC錯(cuò)誤，BD正確。故選BD。12．如圖，把一個(gè)有小孔的小球連接在彈簧的一端，彈簧的另一端固定，小球套在光滑的桿上，能夠自由滑動(dòng)。彈簧的質(zhì)量與小球相比可以忽略。小球運(yùn)動(dòng)時(shí)空氣阻力很小，也可以忽略。系統(tǒng)靜止時(shí)小球位于O點(diǎn)?，F(xiàn)將小球向右移動(dòng)距離A后由靜止釋放，小球做周期為T的簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。下列說法正確的是（）A．若某過程中小球的路程為2A，則該過程經(jīng)歷的時(shí)間一定為B．若某過程中小球的路程為A，則該過程經(jīng)歷的時(shí)間一定為C．若某過程中小球的位移大小為A，則該過程經(jīng)歷的時(shí)間一定為D．若某過程中小球的位移大小為2A，則該過程經(jīng)歷的時(shí)間至少為E．若某過程經(jīng)歷的時(shí)間為，則該過程中彈簧彈力做的功一定為零【答案】ADE【詳解】A．根據(jù)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的對(duì)稱性可知，不論小球從何位置開始運(yùn)動(dòng)，只要經(jīng)過，小球運(yùn)動(dòng)的路程一定為2A，故A正確；B．只有小球的起始位置在最大位移處或平衡位置時(shí)，若某過程中小球的路程為A，則該過程經(jīng)歷的時(shí)間才一定為，否則該過程經(jīng)歷的時(shí)間都不等于，故B錯(cuò)誤；C．若小球的起始位置在最大位移處或平衡位置，某過程中小球的位移大小為A，則該過程所經(jīng)歷的時(shí)間為的奇數(shù)倍；若小球的起始位置不在最大位移處或平衡位置，某過程中小球的位移大小為A，則該過程所經(jīng)歷的時(shí)間一定大于，故C錯(cuò)誤；D．某過程中小球的位移大小為2A，則小球的起始位置一定在最大位移處，該過程所經(jīng)歷的時(shí)間為的奇數(shù)倍，即至少為，故D正確；E．根據(jù)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的對(duì)稱性可知，若某過程經(jīng)歷的時(shí)間為，則小球初、末速度大小相等，根據(jù)動(dòng)能定理可知該過程中彈簧彈力做的功一定為零，故E正確。故選ADE。13．如圖所