2.1 简谐运动 同步练习 （Word版含答案）
文档属性
| 名称 | 2.1 简谐运动 同步练习 （Word版含答案） |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 319.5KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2021-09-27 17:11:55 | ||
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文档简介
第二章 机械振动
1 简谐运动
1．下列关于简谐运动的说法中，正确的是( )
A．简谐运动的图像是正弦(或余弦)曲线
B．弹簧振子的平衡位置一定在弹簧原长处
C．振子经过平衡位置时，瞬时速度为零
D．简谐运动的轨迹一定是正弦曲线
2．下列情形中不属于机械振动的是
( )
A．水中浮标上下运动
B．秋千的摆动
C．拨动后的琴弦
D．表针沿表盘转动
3．(多选)如图所示为一个做简谐运动的弹簧振子的x－t图像，在下列哪些时刻，位移和速度的方向相同( )
A．1.4
s
B．4.6
s
C．4.2
s
D．5
s
4．(多选)做简谐运动的物体每次经过同一位置时，都具有相同的( )
A．加速度
B．动能
C．位移
D．速度
5．5关于简谐运动，下列说法正确的是( )
A．位移的方向总指向平衡位置
B．加速度方向总和位移方向相反
C．位移方向总和速度方向相反
D．速度方向跟位移方向相同
6．如图所示，弹簧振子在B、C两点间做无摩擦的往复运动，O是振子的平衡位置．则振子( )
A．从B向O运动过程中位移一直变小
B．从O向C运动过程中加速度一直变小
C．从B经过O向C运动过程中速度一直变小
D．从C经过O向B运动过程中速度一直变小
7．(多选)如图所示为某物体做简谐运动的图像，下列说法中正确的是
( )
A．物体在0.2
s时刻与0.4
s时刻的速度相同
B．物体在0.6
s时刻与0.4
s时刻的动能相同
C．0.7～0.9
s时间内物体的加速度在减小
D．0.9～1.1
s时间内物体的势能在增加
8．弹簧振子做简谐运动，其位移x与时间t的关系如图所示，则( )
A．在t＝1
s时，速度的值最大，方向为负，加速度为零
B．在t＝2
s时，速度的值最大，方向为负，加速度为零
C．在t＝3
s时，速度的值最大，方向为正，加速度最大
D．在t＝4
s时，速度的值最大，方向为正，加速度最大
9．如图所示，为一弹簧振子做简谐运动的振动图像，在t1、t2时刻这个质点的( )
A．加速度相同
B．位移相同
C．速度相同
D．机械能相同
10．一简谐运动的图像如图所示，在0.1～0.15
s这段时间内( )
A．加速度增大，速度变小，加速度和速度的方向相同
B．加速度增大，速度变小，加速度和速度的方向相反
C．加速度减小，速度变大，加速度和速度的方向相反
D．加速度减小，速度变大，加速度和速度的方向相同
11．如图所示是某质点做简谐运动的振动图像，该质点第一次速度达到负向最大的时刻是( )
A．0.1
s
B．0.2
s
C．0.3
s
D．0.4
s
12．一个质点做简谐运动，它的振动图像如图所示，则( )
A．图中的曲线部分是质点的运动轨迹
B．有向线段OA是质点在t1时间内的位移
C．有向线段OA在x轴的投影是质点在t1时刻的位移
D．有向线段OA的斜率是质点在t1时刻的速率
13．一质点做简谐运动的图像如图所示，在4
s内具有最大负方向速度的时刻是第( )
A．1
s
B．2
s
C．3
s
D．4
s
14．质点做简谐运动，在其加速度减小的过程中，该质点( )
A．正向平衡位置运动，速度增大
B．正向平衡位置运动，速度减小
C．正远离平衡位置运动，速度增大
D．正远离平衡位置运动，速度减小
15．如图所示，下列振动系统不可看做弹簧振子的是( )
A．如图甲所示，竖直悬挂的轻弹簧及小铅球组成的系统
B．如图乙所示，放在光滑斜面上的铁块及轻弹簧组成的系统
C．如图丙所示，光滑水平面上，两根轻弹簧系住一个小球组成的系统
D．蹦极运动中的人与弹性绳组成的系统
16．如图甲所示，一弹簧振子在A、B间做简谐运动，O为平衡位置．图乙是该振子做简谐运动时的x－t图像，则关于振子的加速度随时间的变化规律，下列四个图像中正确的是( )
17．如图所示，弹簧振子在M、N之间做简谐运动．以平衡位置O为原点，建立Ox轴．向右为x轴正方向．若振子位于N点时开始计时，则其振动图像为( )
18．如图甲所示，弹簧振子以点O为平衡位置，在A、B两点之间做简谐运动．取向右为正方向，振子的位移x随时间t的变化如图乙所示，下列说法正确的是( )
A．t＝0.8
s时，振子的速度方向向右
B．t＝0.2
s时，振子在O点右侧6
cm处
C．t＝0.4
s和t＝1.2
s时，振子的加速度完全相同
D．t＝0.4
s到t＝0.8
s的时间内，振子的速度逐渐增大
19．如图所示，轻质弹簧一端固定在地面上，另一端与
一薄板连接，薄板的质量不计，板上放一重物．用手将重物往
下压，然后突然将手撤去，则重物被弹离之前的运动情况是
加速度先________后________．
20．如图所示的振动图像上有a、b、c、d、e、f
6个点，其中：
(1)与a点位移相同的点有哪些？
(2)与a点速度相同的点有哪些？
(3)b点离开平衡位置的最大距离有多大？
21．如图所示是某质点做简谐运动的振动图像．根据图像中的信息，回答下列问题：
(1)质点离开平衡位置的最大距离有多大？
(2)质点在10
s末和20
s末的位移是多少？
(3)质点在15
s和25
s末向什么方向运动？
(4)质点在前30
s内的运动路程是多少？
参考解析
1【答案】A 【解析】竖直方向运动的弹簧振子，平衡位置处弹簧伸长量x＝，B错误；振子经过平衡位置时速度最大，C错误；简谐运动的图像为正弦或余弦曲线，A正确，D错误．
2【答案】D
【解析】物体做机械振动时存在某一平衡位置，且物体在这一位置两侧往复运动，A、B、C选项中描述的运动均符合这一要求，D选项表针做圆周运动，它并不是在某一位置两侧往复运动，故D选项不属于机械振动．
3【答案】AC
【解析】根据质点在下一时刻的位置来判断质点的速度方向．
4【答案】ABC 【解析】同一位置位移相同，物体受力相同，加速度相同，速度大小以及动能相同，但速度方向有两种可能，A、B、C正确，D错误．
5【答案】B 【解析】简谐运动的位移的初始位置是平衡位置，所以简谐运动中位移的方向总是背离平衡位置的，A错误；加速度的方向总是指向平衡位置的，B正确；位移方向与速度方向可能相同，也可能相反，C、D错误．
6【答案】A
【解析】振子从B向O运动时，是向着平衡位置移动，位移变小，故A正确；振子从O向C运动时，是从平衡位置向最大位移运动的过程，所以位移变大，加速度变大，故B错误；从B经过O向C运动过程中速度先增大后变小，故C错误；从C经过O向B运动过程中速度先增大后变小，故D错误．
7【答案】AB
【解析】由图可知，物体在0.2
s与0.4
s时刻都向正x方向运动，速度大小相等，A正确；物体在0.6
s与0.4
s时刻速度大小相等，动能相同，B正确；物体在0.7～0.9
s内加速度在增大，C错误；物体在0.9～1.1
s内势能在减小，D错误．
8【答案】B 【解析】当t＝1
s时，位移最大，加速度最大，速度为零，A错误；当t＝2
s时，位移为零，加速度为零，而速度最大．速度方向要看该点切线斜率的正负，t＝2
s时，速度为负值，B正确；当t＝3
s时，位移最大，加速度最大，速度为零，C错误；当t＝4
s时，位移为零，加速度为零，速度最大，方向为正，D错误．
9【答案】D 【解析】在弹簧振子做简谐运动时机械能守恒，在t1、t2两时刻振子具有相同大小的位移，但方向不同，加速度不同，A、B错误；由图像可知t1、t2两时刻速度大小相同、方向不同，故C错误，D正确．
10【答案】B 【解析】由图像可知，在t＝0.1
s时，质点位于平衡位置，t＝0.15
s时，质点到达负向最大位移处，因此在t＝0.1～0.15
s
这段时间内，质点刚好处于由平衡位置向负向最大位移处运动的过程中，其位移为负值，且数值增大，速度逐渐减小，而加速度逐渐增大，为加速度逐渐增大的减速运动，故加速度方向与速度方向相反，故B正确．
11【答案】A 【解析】从振动图像可以看出，t＝0时振子位于正最大位移处，0～0.2
s振子从正最大位移运动到负最大位移，速度为负，到达平衡位置即0.1
s时速度最大，0.2
s时振子速度为零，0.3
s时振子速度最大，速度为正，0.4
s时速度为零，A正确．
12【答案】C 【解析】图中的曲线部分是质点的位移与时间的对应关系，不是质点的运动轨迹，故A错误；质点在t1时间内的位移，应是曲线在t1时刻的纵坐标，故B错误，C正确；质点在t1时刻的速率应是曲线在t1时刻所对应的曲线的斜率，故D错误．
13【答案】A 【解析】质点经过平衡位置时速度最大，速度方向可以根据切线斜率的正、负来判断，可以根据下一时刻位移的变化来判断，也可以根据简谐运动的过程来判断．该题中，因为1
s后某段时间内质点向负的最大位移处移动，因此可判断速度方向为负，故A正确．
14【答案】A 【解析】质点做简谐运动所受的回复力F＝－kx，加速度a＝－，由加速度的表达式可知，当加速度减小时，位移减小，所以质点正向平衡位置运动，速度增加，故A正确，B、C、D错误．
15【答案】D 【解析】根据弹簧振子的条件：弹簧振子是一个不考虑摩擦阻力，不考虑弹簧的质量，不考虑振子的大小和形状的理想化的物理模型，所以A、B、C中都满足弹簧振子的条件，D中人受空气的阻力不可忽略，且不能看做质点，故不可看做弹簧振子，故A、B、C错误，D正确．
16【答案】C 【解析】设弹簧劲度系数为k，位移与加速度方向相反，由牛顿第二定律得a＝－，x＝c·sin
t，故a＝sin
t，故A、B、D错误，C正确．
17【答案】A 【解析】由题意，向右为x轴的正方向，振子位于N点时开始计时，因此t＝0时，振子的位移为正的最大值，振动图像为余弦函数，A正确．
18【答案】D 【解析】由图可知t＝0.8
s时，振子在平衡位置向左运动，A错误；由图乙可看出，当t＝0.2
s时，x>6
cm，故B错误；当t＝0.4
s和t＝1.2
s时，振子分别在B、A两点，加速度大小相等，方向相反，C错误；在0.4～0.8
s时间内，振子由最大位移处向平衡位置运动，速度越来越大，D正确．
19【答案】减小 增大
【解析】竖直方向的弹簧振子的振动也是简谐运动，但它的平衡位置在重力与弹力平衡的位置，此位置加速度为零．因此从平衡位置将弹簧压缩以后放手，它的加速度是先减小，到达平衡位置以后再增大．
20【答案】(1)b、e、f (2)d、e (3)2
cm
【解析】(1)位移是矢量，位移相同意味着位移的大小和方向都要相同，由题图可知与a点位移相同的点有b、e、f.
(2)速度是矢量，速度相同则要求速度的大小和方向都要相同，可知与a点速度相同的点有d、e.
(3)b点离开平衡位置的最大距离即为振动物体最大位移的大小．由题图知最大距离为2
cm.
21【答案】(1)20
cm (2)20
cm 0 (3)负方向 负方向 (4)60
cm
【解析】(1)质点离开平衡位置的最大距离等于最大位移的大小，由图看出，此距离为20
cm.
(2)质点在10
s末的位移x1＝20
cm,20
s末的位移x2＝0．
(3)15
s末质点位移为正，15
s后的一段时间，位移逐渐减小，故质点在15
s末向负方向运动，同理可知，25
s末质点也向负方向运动．
(4)前30
s质点先是由平衡位置沿正方向运动了20
cm，又返回平衡位置，最后又到达负方向20
cm处，故30
s内的总路程为60
cm.
1 简谐运动
1．下列关于简谐运动的说法中，正确的是( )
A．简谐运动的图像是正弦(或余弦)曲线
B．弹簧振子的平衡位置一定在弹簧原长处
C．振子经过平衡位置时，瞬时速度为零
D．简谐运动的轨迹一定是正弦曲线
2．下列情形中不属于机械振动的是
( )
A．水中浮标上下运动
B．秋千的摆动
C．拨动后的琴弦
D．表针沿表盘转动
3．(多选)如图所示为一个做简谐运动的弹簧振子的x－t图像，在下列哪些时刻，位移和速度的方向相同( )
A．1.4
s
B．4.6
s
C．4.2
s
D．5
s
4．(多选)做简谐运动的物体每次经过同一位置时，都具有相同的( )
A．加速度
B．动能
C．位移
D．速度
5．5关于简谐运动，下列说法正确的是( )
A．位移的方向总指向平衡位置
B．加速度方向总和位移方向相反
C．位移方向总和速度方向相反
D．速度方向跟位移方向相同
6．如图所示，弹簧振子在B、C两点间做无摩擦的往复运动，O是振子的平衡位置．则振子( )
A．从B向O运动过程中位移一直变小
B．从O向C运动过程中加速度一直变小
C．从B经过O向C运动过程中速度一直变小
D．从C经过O向B运动过程中速度一直变小
7．(多选)如图所示为某物体做简谐运动的图像，下列说法中正确的是
( )
A．物体在0.2
s时刻与0.4
s时刻的速度相同
B．物体在0.6
s时刻与0.4
s时刻的动能相同
C．0.7～0.9
s时间内物体的加速度在减小
D．0.9～1.1
s时间内物体的势能在增加
8．弹簧振子做简谐运动，其位移x与时间t的关系如图所示，则( )
A．在t＝1
s时，速度的值最大，方向为负，加速度为零
B．在t＝2
s时，速度的值最大，方向为负，加速度为零
C．在t＝3
s时，速度的值最大，方向为正，加速度最大
D．在t＝4
s时，速度的值最大，方向为正，加速度最大
9．如图所示，为一弹簧振子做简谐运动的振动图像，在t1、t2时刻这个质点的( )
A．加速度相同
B．位移相同
C．速度相同
D．机械能相同
10．一简谐运动的图像如图所示，在0.1～0.15
s这段时间内( )
A．加速度增大，速度变小，加速度和速度的方向相同
B．加速度增大，速度变小，加速度和速度的方向相反
C．加速度减小，速度变大，加速度和速度的方向相反
D．加速度减小，速度变大，加速度和速度的方向相同
11．如图所示是某质点做简谐运动的振动图像，该质点第一次速度达到负向最大的时刻是( )
A．0.1
s
B．0.2
s
C．0.3
s
D．0.4
s
12．一个质点做简谐运动，它的振动图像如图所示，则( )
A．图中的曲线部分是质点的运动轨迹
B．有向线段OA是质点在t1时间内的位移
C．有向线段OA在x轴的投影是质点在t1时刻的位移
D．有向线段OA的斜率是质点在t1时刻的速率
13．一质点做简谐运动的图像如图所示，在4
s内具有最大负方向速度的时刻是第( )
A．1
s
B．2
s
C．3
s
D．4
s
14．质点做简谐运动，在其加速度减小的过程中，该质点( )
A．正向平衡位置运动，速度增大
B．正向平衡位置运动，速度减小
C．正远离平衡位置运动，速度增大
D．正远离平衡位置运动，速度减小
15．如图所示，下列振动系统不可看做弹簧振子的是( )
A．如图甲所示，竖直悬挂的轻弹簧及小铅球组成的系统
B．如图乙所示，放在光滑斜面上的铁块及轻弹簧组成的系统
C．如图丙所示，光滑水平面上，两根轻弹簧系住一个小球组成的系统
D．蹦极运动中的人与弹性绳组成的系统
16．如图甲所示，一弹簧振子在A、B间做简谐运动，O为平衡位置．图乙是该振子做简谐运动时的x－t图像，则关于振子的加速度随时间的变化规律，下列四个图像中正确的是( )
17．如图所示，弹簧振子在M、N之间做简谐运动．以平衡位置O为原点，建立Ox轴．向右为x轴正方向．若振子位于N点时开始计时，则其振动图像为( )
18．如图甲所示，弹簧振子以点O为平衡位置，在A、B两点之间做简谐运动．取向右为正方向，振子的位移x随时间t的变化如图乙所示，下列说法正确的是( )
A．t＝0.8
s时，振子的速度方向向右
B．t＝0.2
s时，振子在O点右侧6
cm处
C．t＝0.4
s和t＝1.2
s时，振子的加速度完全相同
D．t＝0.4
s到t＝0.8
s的时间内，振子的速度逐渐增大
19．如图所示，轻质弹簧一端固定在地面上，另一端与
一薄板连接，薄板的质量不计，板上放一重物．用手将重物往
下压，然后突然将手撤去，则重物被弹离之前的运动情况是
加速度先________后________．
20．如图所示的振动图像上有a、b、c、d、e、f
6个点，其中：
(1)与a点位移相同的点有哪些？
(2)与a点速度相同的点有哪些？
(3)b点离开平衡位置的最大距离有多大？
21．如图所示是某质点做简谐运动的振动图像．根据图像中的信息，回答下列问题：
(1)质点离开平衡位置的最大距离有多大？
(2)质点在10
s末和20
s末的位移是多少？
(3)质点在15
s和25
s末向什么方向运动？
(4)质点在前30
s内的运动路程是多少？
参考解析
1【答案】A 【解析】竖直方向运动的弹簧振子，平衡位置处弹簧伸长量x＝，B错误；振子经过平衡位置时速度最大，C错误；简谐运动的图像为正弦或余弦曲线，A正确，D错误．
2【答案】D
【解析】物体做机械振动时存在某一平衡位置，且物体在这一位置两侧往复运动，A、B、C选项中描述的运动均符合这一要求，D选项表针做圆周运动，它并不是在某一位置两侧往复运动，故D选项不属于机械振动．
3【答案】AC
【解析】根据质点在下一时刻的位置来判断质点的速度方向．
4【答案】ABC 【解析】同一位置位移相同，物体受力相同，加速度相同，速度大小以及动能相同，但速度方向有两种可能，A、B、C正确，D错误．
5【答案】B 【解析】简谐运动的位移的初始位置是平衡位置，所以简谐运动中位移的方向总是背离平衡位置的，A错误；加速度的方向总是指向平衡位置的，B正确；位移方向与速度方向可能相同，也可能相反，C、D错误．
6【答案】A
【解析】振子从B向O运动时，是向着平衡位置移动，位移变小，故A正确；振子从O向C运动时，是从平衡位置向最大位移运动的过程，所以位移变大，加速度变大，故B错误；从B经过O向C运动过程中速度先增大后变小，故C错误；从C经过O向B运动过程中速度先增大后变小，故D错误．
7【答案】AB
【解析】由图可知，物体在0.2
s与0.4
s时刻都向正x方向运动，速度大小相等，A正确；物体在0.6
s与0.4
s时刻速度大小相等，动能相同，B正确；物体在0.7～0.9
s内加速度在增大，C错误；物体在0.9～1.1
s内势能在减小，D错误．
8【答案】B 【解析】当t＝1
s时，位移最大，加速度最大，速度为零，A错误；当t＝2
s时，位移为零，加速度为零，而速度最大．速度方向要看该点切线斜率的正负，t＝2
s时，速度为负值，B正确；当t＝3
s时，位移最大，加速度最大，速度为零，C错误；当t＝4
s时，位移为零，加速度为零，速度最大，方向为正，D错误．
9【答案】D 【解析】在弹簧振子做简谐运动时机械能守恒，在t1、t2两时刻振子具有相同大小的位移，但方向不同，加速度不同，A、B错误；由图像可知t1、t2两时刻速度大小相同、方向不同，故C错误，D正确．
10【答案】B 【解析】由图像可知，在t＝0.1
s时，质点位于平衡位置，t＝0.15
s时，质点到达负向最大位移处，因此在t＝0.1～0.15
s
这段时间内，质点刚好处于由平衡位置向负向最大位移处运动的过程中，其位移为负值，且数值增大，速度逐渐减小，而加速度逐渐增大，为加速度逐渐增大的减速运动，故加速度方向与速度方向相反，故B正确．
11【答案】A 【解析】从振动图像可以看出，t＝0时振子位于正最大位移处，0～0.2
s振子从正最大位移运动到负最大位移，速度为负，到达平衡位置即0.1
s时速度最大，0.2
s时振子速度为零，0.3
s时振子速度最大，速度为正，0.4
s时速度为零，A正确．
12【答案】C 【解析】图中的曲线部分是质点的位移与时间的对应关系，不是质点的运动轨迹，故A错误；质点在t1时间内的位移，应是曲线在t1时刻的纵坐标，故B错误，C正确；质点在t1时刻的速率应是曲线在t1时刻所对应的曲线的斜率，故D错误．
13【答案】A 【解析】质点经过平衡位置时速度最大，速度方向可以根据切线斜率的正、负来判断，可以根据下一时刻位移的变化来判断，也可以根据简谐运动的过程来判断．该题中，因为1
s后某段时间内质点向负的最大位移处移动，因此可判断速度方向为负，故A正确．
14【答案】A 【解析】质点做简谐运动所受的回复力F＝－kx，加速度a＝－，由加速度的表达式可知，当加速度减小时，位移减小，所以质点正向平衡位置运动，速度增加，故A正确，B、C、D错误．
15【答案】D 【解析】根据弹簧振子的条件：弹簧振子是一个不考虑摩擦阻力，不考虑弹簧的质量，不考虑振子的大小和形状的理想化的物理模型，所以A、B、C中都满足弹簧振子的条件，D中人受空气的阻力不可忽略，且不能看做质点，故不可看做弹簧振子，故A、B、C错误，D正确．
16【答案】C 【解析】设弹簧劲度系数为k，位移与加速度方向相反，由牛顿第二定律得a＝－，x＝c·sin
t，故a＝sin
t，故A、B、D错误，C正确．
17【答案】A 【解析】由题意，向右为x轴的正方向，振子位于N点时开始计时，因此t＝0时，振子的位移为正的最大值，振动图像为余弦函数，A正确．
18【答案】D 【解析】由图可知t＝0.8
s时，振子在平衡位置向左运动，A错误；由图乙可看出，当t＝0.2
s时，x>6
cm，故B错误；当t＝0.4
s和t＝1.2
s时，振子分别在B、A两点，加速度大小相等，方向相反，C错误；在0.4～0.8
s时间内，振子由最大位移处向平衡位置运动，速度越来越大，D正确．
19【答案】减小 增大
【解析】竖直方向的弹簧振子的振动也是简谐运动，但它的平衡位置在重力与弹力平衡的位置，此位置加速度为零．因此从平衡位置将弹簧压缩以后放手，它的加速度是先减小，到达平衡位置以后再增大．
20【答案】(1)b、e、f (2)d、e (3)2
cm
【解析】(1)位移是矢量，位移相同意味着位移的大小和方向都要相同，由题图可知与a点位移相同的点有b、e、f.
(2)速度是矢量，速度相同则要求速度的大小和方向都要相同，可知与a点速度相同的点有d、e.
(3)b点离开平衡位置的最大距离即为振动物体最大位移的大小．由题图知最大距离为2
cm.
21【答案】(1)20
cm (2)20
cm 0 (3)负方向 负方向 (4)60
cm
【解析】(1)质点离开平衡位置的最大距离等于最大位移的大小，由图看出，此距离为20
cm.
(2)质点在10
s末的位移x1＝20
cm,20
s末的位移x2＝0．
(3)15
s末质点位移为正，15
s后的一段时间，位移逐渐减小，故质点在15
s末向负方向运动，同理可知，25
s末质点也向负方向运动．
(4)前30
s质点先是由平衡位置沿正方向运动了20
cm，又返回平衡位置，最后又到达负方向20
cm处，故30
s内的总路程为60
cm.