2.1简谐运动 同步练习-2021-2022学年高二上学期物理粤教版（2019）选择性必修第一册 (word含答案)

第二章机械振动第一节简谐运动同步练习A2021_2022学年高二物理上学期（粤教版2019选择性必修第一册）
练习
一、单选题，共10小题
1．一水平振动的弹簧振子，以平衡位置O为中心在A、B两点间作简谐运动，则下列说法正确的是（ ）
A．振子在O点的速度、加速度都达到最大
B．振子速度方向改变时，其位移方向也发生改变
C．振子的加速度变大，其速度一定减小
D．振子从A运动到A、O的中点，再运动到O点两段经历的时间相等
2．水平方向的弹簧振子做简谐运动，某段时间内加速度增大，则该段时间内（　　）
A．速度增大，位移增大 B．速度减小，位移增大
C．速度增大，位移减小 D．速度减小，位移减小
3．关于简谐运动，下列说法正确的是（　　）
A．物体在一个位置附近的往复运动称为简谐运动
B．由于做简谐运动的物体受回复力作用，所以简谐运动一定是受迫振动
C．如果物体的位移与时间关系图像是一条余弦曲线，则物体做的是简谐运动
D．如果物体的位移与时间关系图像是一条正弦曲线，则物体做的可能不是简谐运动
4．简谐运动属于下列运动中的（ ）
A．匀速直线运动 B．匀加速直线运动
C．非匀变速直线运动 D．匀变速直线运动
5．物体做下列运动时，加速度和速度方向的关系表述正确的是（　　）
A．简谐运动中加速度与速度始终同向
B．竖直上抛运动中加速度与速度始终同向
C．匀速圆周运动中加速度方向与速度方向始终垂直
D．自由落体运动中加速度与速度方向可以相同、也可以相反
6．下列关于简谐振动以及做简谐运动的物体完成一次全振动的意义，以下说法正确的是(　　)
A．位移减小时，加速度增大，速度增大
B．位移的方向总跟加速度的方向相反，跟速度的方向相同
C．动能或势能第一次恢复为原来的大小所经历的过程
D．物体运动方向指向平衡位置时，速度的方向与位移的方向相反；背离平衡位置时，速度方向与位移方向相同
7．关于弹簧振子做简谐运动，下列说法中正确的是（　　）
A．在某一时刻，它的速度与回复力的方向相同，与位移的方向相反
B．在某一时刻，它的速度、位移和加速度的方向都相同
C．在某一段时间内，它的回复力的大小增大，动能也增大
D．在某一段时间内，它的势能减小，加速度增大
8．一个弹簧振子，第一次用力把弹簧压缩x后开始振动，第二次把弹簧压缩2x后开始振动，则两次振动的周期之比和最大加速度的大小之比分别为(　　)
A．1∶2　1∶2
B．1∶1　1∶1
C．1∶1　1∶2
D．1∶2　1∶1
9．物体做简谐运动时，下列叙述正确的是（　　）
A．物体到达平衡位置时，合力一定为零
B．平衡位置就是回复力为零的位置
C．每次通过同一位置时，位移、速度和加速度一定相同
D．简谐运动的图像表示质点振动的轨迹
10．某弹簧振子如图所示，其中A、B均为振子偏离平衡位置的最大位移处，O为平衡位置。在振子由O向A运动的过程中，下列说法正确的是（　　）
A．振子偏离平衡位置的位移方向向左 B．振子偏离平衡位置的位移正在减小
C．弹簧的弹性势能正在减小 D．振子的速度正在减小
二、多选题，共5小题
11．下列说法中正确的是
A．简谐运动的回复力不可能是恒力
B．当声源静止、观察者运动时，一定能观察到多普勒效应
C．双缝干涉实验中双缝作用是形成相干波
D．物体做受拍振动时的频率由固有频率决定
12．做简运动的弹簧振子，每次通过同一位置时，下列物理量一定相同是（ ）
A．位移 B．速度 C．加速度 D．弹簧的弹性势能
13．下列说法中正确的是（　　）
A．弹簧振子做简谐振动时，振动系统的势能与动能之和保持不变
B．在机械横波传播方向上的某个质点的振动速度就是波的传播速度
C．a、b两束光照射同一双缝干涉装置在屏上得到的干涉图样中，a光的相邻亮条纹间距小于b光的相邻亮条纹间距，则可以判断水对a光的折射率比b光大
D．肥皂泡呈现彩色条纹是光的折射现象造成的
E.电磁波在真空中自由传播时，其传播方向与电场强度、磁感应强度均垂直
14．如图所示，把能在绝缘光滑水平面上做简谐运动的弹簧振子放在水平向右的匀强电场中，小球在O点时，弹簧处于原长，A、B为关于O对称的两个位置，现在使小球带上负电，并让小球从B点静止释放，那么下列说法不正确的是（　　）
A．小球仍然能在A、B间做简谐运动，O点是其平衡位置
B．小球从B运动到A的过程中，动能一定先增大后减小
C．小球仍然能做简谐运动，但其平衡位置不在O点
D．小球不可能再做简谐运动
E.小球从B点运动到A点，其动能的增加量一定等于电势能的减少量
15．下列说法正确的是________。
A．单摆在周期性外力作用下做受迫振动，其振动周期与单摆的摆长无关
B．产生多普勒效应的原因是波源频率发生了变化
C．偏振光可以是横波，也可以是纵波
D．做简谐运动的质点，先后经过同一位置时，速度可能不同
E.肥皂泡在阳光下色彩缤纷是光的干涉现象
三、填空题，共3小题
16．简谐运动特征：
运动特征：往复运动、周期性
受力特征：回复力________．
描述简谐运动的物理量：
位移：________．
振幅：偏离平衡位置的位移大小的最大值
周期：一个________所用的时间．
频率：单位时间内________的次数．
初相：用角度描述的振子初始位置．
简谐运动的图象：
正弦曲线：纵坐标表示位移，横坐标表示时间．
物理意义：描述振子的位移随时间变化的规律．
从图象可获得的信息：________、________、位移等．
简谐运动的两个模型：
弹簧振子：回复力来源——弹簧的________．
单摆：回复力来源：重力的切向分力．
做简谐运动的条件：摆角很小．
周期公式：________．
简谐运动的能量：振幅决定振动的能量．动能和势能相互转化，机械能________．
阻尼振动：
特征：振幅________．
能量转化：机械能转化为________．
受迫振动：
定义：在________驱动力作用下的振动．
频率：振动频率________驱动力的频率．
共振：时振幅________．
实验：用单摆测定重力加速度________．
17．简谐运动的运动特征：衡位置时，x减小，v___________；远离平衡位置时，x都增大，v___________
18．如图甲所示，在光滑的斜面上有一滑块，一劲度系数为k的轻弹簧上端与滑块相连，下端与斜面上的固定挡板连接，在弹簧与挡板间有一力传感器(压力显示为正值，拉力显示为负值)，能将各时刻弹簧中的弹力数据实时传送到计算机，经计算机处理后在屏幕上显示出F－t图象，现用力将滑块沿斜面压下一段距离，放手后滑块将在光滑斜面上做简谐运动，此时计算机屏幕上显示出如图乙所示的图象．
(1)滑块做简谐运动的回复力是由________提供的；
(2)由图乙所示的F—t图象可知，滑块做简谐运动的周期为________s；
(3)结合F—t图象的数据和题目中已知条件可知，滑块做简谐运动的振幅为________．
四、解答题，共2小题
19．如图所示，A、B两物体的质量分别为和2中间用轻质弹簧相连，A、B两物体与水平面间的动摩擦因数均为，在水平推力F作用下，A、B两物体一起以加速度向右做匀加速直线运动．当突然撤去推力F的瞬间，则A、B两物体的加速度大小分别为多少？
20．两根质量均可不计的弹簧，劲度系数分别为k1、k2，它们与一个质量为m的小球组成弹簧振子，静止时，两弹簧均处于原长，如图所示．试证明弹簧振子做的运动是简谐运动．
试卷第1页，共3页
参考答案
1．C
【详解】
A.振子在平衡位置O点的速度最大，加速度最小为0，故A错误；
B.因振子的位移是以O点为参考位置 ，速度方向改变时，其位移方向不一定改变，故B错误；
C.振子运动到A、B两端点时，位移最大，加速度最大，而速度为0，所以振子的加速度变大时，其速度一定减小，故C正确；
D.因振子从A运动到O点为变加速运动，所以振子从A运动到A、O的中点，再运动到O点两段经历的时间不相等，前一段时间要较长，故D错误。
故选C。
2．B
【详解】
水平方向的弹簧振子做简谐运动，在振动过程中，加速度数值越来越大，说明振子离开平衡位置，位移数值越来越大，速度越来越小，故B正确，ACD错误。
故选B。
3．C
【详解】
A．物体做简谐运动时，回复力与偏离平衡位置位移的关系是F=-kx，负号表示回复力的方向与偏离平衡位置位移的方向相反，故A错误；
B．系统在驱动力作用下的振动叫做受迫振动，受迫振动的周期由驱动力的周期决定；做简谐运动的周期由自身结构决定，故B错误；
CD．如果物体的位移与时间关系图像是一条正弦或余弦曲线，则物体做的是简谐运动，故C正确，D错误。
故选C。
4．C
【详解】
简谐振动的物体的加速度不断变化，属于非匀变速直线运动。
故选C。
5．C
【详解】
A．简谐运动中，当振子做加速运动时，加速度和速度方向相同，当做减速运动时，加速度个速度方向相反。故A错误；
B．竖直上抛运动中，上升阶段，加速度与速度方向相反。故B错误；
C．匀速圆周运动中加速度方向与速度方向始终垂直，只改变物体的速度方向。故C正确；
D．自由落体运动中加速度与速度方向相同，均为竖直向下。故D错误。
故选C。
6．D
【详解】
位移减小时，回复力减小，则加速度减小，速度增大，选项A错误；位移的方向总跟回复力的方向相反，则与加速度的方向也相反，跟速度的方向可能相同，也可能相反，选项B错误；动能或势能第一次恢复为原来的大小所经历的过程不一定是一次全振动，选项C错误；物体运动方向指向平衡位置时，速度的方向与位移的方向相反；背离平衡位置时，速度方向与位移方向相同，选项D正确．
7．A
【详解】
AB．回复力与位移方向总是相反，在某一时刻，它的速度与回复力的方向相同，与位移的方向相反。故A正确，B错误；
C．做简谐运动的弹簧振子，衡位置时，回复力减小，而速度增大，动能增大，离开平衡位置时，回复力增大，速度减小，动能减小。故C错误；
D．某一段时间内，它的势能减小，向平衡位置靠近，加速度减小。故D错误。
故选A。
8．C
【详解】
试题分析：一个弹簧振子，第一次用力把弹簧压缩x后开始振动，第二次把弹簧压缩2x后开始振动，则两次振动的周期之比和最大加速度的大小之比分别为1∶1，1∶2．因为周期是个定值，加速度与弹簧的形变量成正比．
考点：简谐运动具有对称性、周期性
点评：难度一般，常考题，学生容易糊涂物体的运动过程，最好方法是作图帮助分析．搞清楚回复力、加速度、动能、动量的变化情况是解决这类问题的关键．并且要掌握各个物理量的具体决定公式．
9．B
【详解】
AB．当物体运动到平衡位置时，其位移为零，根据F=-kx可知，物体的回复力为零，但合外力不一定为零，例如单摆运动中的小球到达最低点时，其合力竖直向上，不等于零，故A错误，B正确；
C．物体每次经过同一位置时，速度方向不一定相同，则速度不一定相同，故C错误；
D．简谐运动的图象不表示质点振动的轨迹，例如水平的弹簧振子中的振子，其运动轨迹是直线，但是简谐运动的图象是曲线，故D错误。
故选：B。
10．D
【详解】
A B．振子偏离平衡位置的位移方向向右，且正在增大，故AB错误；
CD．弹簧处于伸长状态且形变量正在增大，故弹簧的弹性势能正在增大，振子的动能转化为弹簧的弹性势能，振子的速度减小，故C错误，D正确。
故选D。
11．AC
【详解】
A．简谐运动的回复力随位移的变化而变化，则不可能是恒力，选项A正确；
B．当声源静止、观察者靠近或者远离声源时，才能观察到多普勒效应，选项B错误；
C．双缝干涉实验中双缝作用是形成相干波，选项C正确；
D．物体做受迫振动时的频率由驱动力的频率决定，与固有频率无关，选项D错误．
12．ACD
【详解】
A．位移是从平衡位置指向物体位置的有向线段，当它每次通过同一位置时，位移一定相同，故A正确；
B．每次经过同一位置时，速度有两个可能的方向，故速度不一定相同，故B错误；
C．根据，位移相同，加速度一定相同，故C正确；
D．位移相等则弹簧的形变量一定相等，则弹簧的弹性势能一定相同，故D正确。
故选ACD。
13．ACE
【详解】
A．弹簧振子做简谐振动时，机械能守恒，振动系统的势能与动能之和保持不变，A正确；
B．质点的振动速度和波的传播速度是两个运动形式的速度，二者之间不存在联系，B错误；
C．由双缝干涉的条纹间距公式知，a光的波长小，由得a光的频率大，频率大的光折射率也大，因此水对a光的折射率大，C正确；
D．肥皂泡呈彩色是光的干涉现象，D错误；
E．电磁波在真空中自由传播时，其传播方向与电场强度、磁感应强度均垂直，E正确。
故选ACE。
14．ABD
【详解】
ACD.小球在匀强电场中受到水平向左的电场力，设该电场力大小为F0，小球合力为零的位置应该在O点左侧，设为O1，设O1、O点的间距为x0，弹簧劲度系数为k，则：
F0＝kx0
取水平向右为正方向，当小球从O1点向右运动的位移为x时，回复力：
F＝－F0＋k（x0－x）＝－kx
所以小球会以O1点为平衡位置做简谐运动，AD错误，C正确；
B.因为不知道A点与平衡位置O1点的位置关系，所以不能确定小球从B运动到A的过程中，动能如何变化，B错误；
E.小球做简谐运动的过程中，小球的动能和电势能及弹簧的弹性势能之和守恒，小球从B点运动到A点，弹簧的弹性势能不变，所以小球动能的增加量一定等于电势能的减少量，E正确．
15．ADE
【详解】
A．受迫振动的周期由周期性外力的频率决定，与单摆的摆长无关，选项A正确；
B．产生多普勒效应的原因是观察者与波源的相对运动导致接收到的波的频率发生变化，波源频率没有变化，选项B错误；
C．偏振光只能是横波，不可能是纵波，选项C错误；
D．做简谐运动的质点，先后经过同一位置时，速度的大小一定相同，但是方向不一定相同，选项D正确；
E．肥皂泡在阳光下的色彩是薄膜干涉形成的，选项E正确。
故选ADE。
16． 全振动 全振动 振幅 周期 弹力 守恒 递减 内能及其他形式的能 周期性 等于 最大
【分析】
本题为基本知识训练题，熟记给知识点结论即可作答．
【详解】
略
17．增大 减小
【详解】
[1][2] 简谐运动的运动特征：衡位置时，x减小，v增大;远离平衡位置时，x都增大，v减小.
18．弹簧的弹力和重力沿斜面的分力的合力(或弹簧弹力、重力和斜面支持力的合力) 0.4
【详解】
（1）[1]对滑块进行受力分析，滑块的合力为：弹簧的弹力和重力沿斜面的分力的合力，合力提供回复力．
（2）[2]由图可以看出周期为0.4s
（3）[3]根据胡克定律：
，
振幅
19．；
【详解】
对B有：F弹-2μmg=2ma；F弹=2μmg+2ma；当突然撤去推力F的瞬间，对A受力分析有：F弹+μmg=ma′；解得a′=2a+3μg；B受到弹力和滑动摩擦力的作用，撤去F的瞬间弹簧的弹力不变，所以B的加速度不变，仍为a.
20．证明过程见解析
【详解】
以平衡位置为坐标原点建立坐标轴，设左右两边弹簧的弹力分别为F1、F2，振子在平衡位置时F合＝F1＋F2＝0，当振子离开平衡位置时，因两弹簧发生形变而使振子受到指向平衡位置的力．设离开平衡位置的正位移为x，则振子所受的合力为F＝－(k1x＋k2x)＝－(k1＋k2)x＝－kx，所以，弹簧振子的运动为简谐运动．
答案第1页，共2页
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