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(人教版2019选择性必修第一册)
练习
一、单选题,共10小题
1.弹簧上端固定在O点,下端连接一小球,组成一个振动系统,如图所示.用手向下拉一小段距离后释放小球,小球便上下振动起来.下列说法正确的是( )
A.球的最低点为平衡位置
B.弹簧原长时的位置为平衡位置
C.球速为零的位置为平衡位置
D.球原来静止的位置为平衡位置
2.关于简谐运动,下列说法正确的是( )
A.简谐运动一定是水平方向的运动
B.所有的振动都可以视为是简谐运动
C.物体做简谐运动时一定可以得到正弦曲线形的轨迹线
D.只要振动图像是正弦曲线物体一定做简谐运动
3.下列日常生活中常见情形中不属于机械振动的是( )
A.水中浮标上下浮动 B.秋千的摆动
C.拨动后的琴弦 D.表针沿表盘转动
4.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.若振子向右通过O点时开始计时,则其振动图像为( )
A.
B.
C.
D.
5.对于做简谐运动的弹簧振子,下述说法不正确的是( )
A.振子通过平衡位置时,速度最大
B.振子在最大位移处时,速度最大
C.振子在连续两次通过同一位置时,位移相同
D.振子连续两次通过同一位置时,动能相同
6.一弹簧振子在振动过程中的某段时间内加速度数值越来越大,则在这段时间内( )
A.振子的速度逐渐增大 B.振子在向平衡位置运动
C.振子的速度方向与加速度方向一致 D.振子在向最大位移处运动
7.一水平的弹簧振子,以平衡位置O点为中心,在A、B两点间做简谐运动,则( )
A.振子在O点时速度和加速度都达到最大 B.振子的速度减小时,位移增大
C.振子的加速度减小时,速度一定变小 D.振子的速度方向与加速度方向一定相反
8.如图所示是某振子做简谐运动的图像,以下说法正确的是( )
A.因为振动图像可由实验直接得到,所以振动图像就是振子实际运动的轨迹
B.振动图像反映的是振子位移随时间变化的规律,并不是振子运动的实际轨迹
C.振子在B位置的位移就是曲线BC的长度
D.振子运动到B点时的速度方向即该点的切线方向
9.如图所示为一弹簧振子,O为平衡位置,以向右为正方向,则振子在B、C之间振动时( )
A.位移为负、速度为正 B.位移为正、速度为负
C.位移为负、速度为正 D.位移为正、速度为负
10.如图所示,下列振动系统不可看成弹簧振子的是( )
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
二、多选题,共5小题
11.一质点做简谐运动,其位移x与时间t的关系曲线如图所示,由图可知,t=2.5 s时,质点的( )
A.速度沿负方向
B.速度沿正方向
C.质点正向平衡位置移动
D.质点正远离平衡位置向最大位移处运动
12.一质点做简谐运动的振动图象如图所示,质点的速度与位移方向相同的时间段是( )
A.0~0.3 s B.0.3 s~0.6 s C.0.6 s~0.9 s D.0.9 s~1.2 s
13.下列关于简谐运动的说法正确的是( )
A.速度和加速度第一次同时恢复为原来的大小和方向所经历的过程为一次全振动
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.一个全振动指的是动能或势能第一次恢复为原来的大小所经历的过程
D.位移减小时,加速度减小,速度增大
14.如图所示,一弹簧振子做简谐运动,下列说法正确的是( )
A.若位移为负值,则加速度一定为正值
B.振子通过平衡位置时,速度为零,位移最大
C.振子每次经过平衡位置时,位移相同,速度也一定相同
D.振子每次通过同一位置时,其速度不一定相同,但位移一定相同
15.如图甲所示为以O点为平衡位置,在A、B两点间做简谐运动的弹簧振子,图乙为这个弹簧振子的振动图像,由图可知下列说法中正确的是( )
A.在t=0.2s时,弹簧振子的加速度为正向最大
B.在t=0.1s与t=0.3s两个时刻,弹簧振子在同一位置
C.从t=0到t=0.2s时间内,弹簧振子做加速度增大的减速运动
D.在t=0.6s时,弹簧振子有最小的位移
三、填空题,共3小题
16.(1)简谐运动:质点的位移与时间的关系遵从______的规律,即它的振动图像(x-t图像)是一条_______曲线。
(2)特点:简谐运动是最简单、最基本的振动,弹簧振子的运动就是________。
(3)简谐运动的图像
a.描述振动物体的______随______的变化规律。
b.简谐运动的图像是______曲线,从图像上可直接看出不同时刻振动质点的______大小和方向、速度方向以及速度大小的变化趋势。
17.弹簧振子
(1)机械振动:物体或物体的一部分在一个位置附近的_____运动,简称振动。
(2)弹簧振子:_____和弹簧组成的系统。
18.弹簧振子的位移—时间图像(x-t图像)
(1)用横坐标表示振子运动的______,纵坐标表示振子离开____位置的位移(x),描绘出的图像就是_____随_____变化的图像,即x-t图像,如图所示。
(2)振子的位移:振子相对_____位置的位移。
(3)图像的物理意义:反映了振子位置随时间变化的规律,它______(选填“是”或“不是”)振子的运动轨迹。
四、解答题,共2小题
19.图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)在和这两个时刻,质点的位置在哪里?质点向哪个方向运动?
(3)质点相对于平衡位置的位移方向在哪些时间内跟它的瞬时速度的方向相同?在哪些时间内跟瞬时速度的方向相反?
(4)质点在第末的位移是多少?
(5)质点在前内运动的路程是多少?
20.如图,两人合作,模拟振动曲线的记录装置。先在白纸中央画一条直线,使它平行于纸的长边,作为图像的横坐标轴。一个人用手使铅笔尖在白纸上沿垂直于的方向水平振动,另一个人沿的方向匀速拖动白纸,纸上就画出了一条描述笔尖振动情况的图像。请完成这个实验,并解释:横坐标代表什么物理量?纵坐标代表什么量?为什么必须匀速拖动白纸?如果拖动白纸的速度是,在横坐标轴上应该怎样标出坐标的刻度?
试卷第1页,共3页
参考答案
1.D
【详解】
平衡位置是振动系统不振动时,振子处于平衡状态时所处的位置,小球静止时其所受的重力大小与弹簧的弹力大小相等,即
即小球原来静止的位置为平衡位置,故D正确,ABC错误。
故选D。
2.D
【详解】
A.物体的简谐运动并不一定只在水平方向发生,各个方向都有可能发生,选项A错误;
B.简谐运动是最简单的振动,并非所有的振动都可以视为是简谐运动,选项B错误;
C.做简谐运动物体的轨迹线并不是正弦曲线,选项C错误;
D.若物体的振动图像是正弦曲线,则其一定是做简谐运动,选项D正确。
故选D。
3.D
【详解】
物体做机械振动时存在某一位置、且物体在这一位置两侧往复运动,水中浮标上下浮动、秋千的摆动拨动后的琴弦均符合这一要求,表针做圆周运动,它并不是在某一位置两侧往复运动,它不属于机械振动。
故选D。
4.C
【详解】
由题意可知,以向右为x正方向,振子运动到O点时,位移为零,速度沿正方向最大,所以振子从运动到O点时开始计时振动图像应是正弦曲线。
故选C。
5.B
【详解】
A.振子经过平衡位置时速度最大,A正确,不符合题意;
B.振子在最大位移处时速度最小,为零,B错误,符合题意;
C.同一位置相对于平衡位置的位移相同,C正确,不符合题意;
D.动能是标量,振子经过同一位置时速度的大小相同,则动能相同,D正确,不符合题意。
故选B。
6.D
【详解】
振子的加速度数值越来越大,说明振子在向最大位移处运动,速度方向与加速度方向相反,速度越来越小。
故选D。
7.B
【详解】
A.振子通过平衡位置时,速度最大,加速度为零,A错误;
B.振子在平衡位置时速度最大,偏离平衡位置越远速度越小,位移越大,故速度减小时位移增大,B正确;
C.振子在平衡位置时,加速度为零,偏离平衡位置越近加速度越小,速度越大,故加速度减小时速度变大,C错误;
D.振子每次通过同一位置(非最大位移处)时,其加速度方向相同,但速度有两个可能的方向,振子的速度方向与加速度方向可能相同,也可能相反,D错误。
故选B。
8.B
【详解】
ABC.振动图像表示振子位移随时间的变化规律,并不是振子实际运动的轨迹,故B正确,AC错误;
D.B点切线的方向不表示振子运动到B点时的速度方向,故D错误。
故选B。
9.A
【详解】
A.速度方向即振子运动方向,则位移向左为负,速度向右为正,A正确;
B.位移向右为正,速度向右为正,B错误;
C.位移向右为正,速度向左为负,C错误;
D.位移向左为负,速度向左为负,D错误。
故选A。
10.D
【详解】
ABC.根据弹簧振子的理想化条件: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, ABC正确;
D.人受空气的阻力不可忽略,且人不能看成质点,故该系统不可看成弹簧振子,D错误。
故选D。
11.BC
【详解】
根据振动的x-t图象可知,t=2.5 s时位移x<0,且正在减小,对应振动情景如图所示:
振子从负位移处向平衡位置运动,所以速度沿正方向且正在增大,位移沿负方向且正在减小,选项B、C正确,A、D错误。
故选BC。
12.AC
【详解】
BD.在0.3~0.6 s位移为正值,速度为负值,方向相反;在0.9~1.2 s位移为负值,速度为正值,方向相反,选项BD错误;
AC.在0~0.3 s位移为正值,速度也为正值,方向相同;在0.6~0.9 s位移为负值,速度也为负值,方向相同,选项AC正确。
故选AC。
13.AD
【详解】
A.速度和加速度第一次同时恢复为原来的大小和方向所经历的过程为一次全振动,选项A正确;
B.回复力与位移方向相反,故加速度和位移方向相反,但速度方向可以与位移方向相同,也可以相反,选项B错误;
C.一次全振动过程中,动能和势能均会有两次恢复为原来的大小,选项C错误;
D.当位移减小时,回复力减小,则加速度在减小,物体正在返回平衡位置,速度在增大,选项D正确。
故选AD。
14.AD
【详解】
A.振子受的力指向平衡位置,振子的位移为负值时,受到的力为正值,振子的加速度为正值,故A正确;
B.当振子通过平衡位置时,位移为零,速度最大,故B错误;
C.振子每次通过平衡位置时,速度大小相等,方向不一定相同,但位移相同,故C错误;
D.振子每次通过同一位置时,位移相同,速度大小一样,但速度方向可能相同,也可能不同,故D正确。
故选AD。
15.BC
【详解】
A.在t=0.2s时,弹簧振子的位移为正向最大,加速度为负向最大,故A错误;
B.在t=0.1s与t=0.3s两个时刻,弹簧振子的位移相同,说明弹簧振子在同一位置,故B正确;
C.从t=0到t=0.2s时间内,弹簧振子的位移增大,加速度增大,速度减小,所以弹簧振子做加速度增大的减速运动,故C正确;
D.在t=0.6s时,弹簧振子的位移为负方向最大,故D错误。
故选BC。
16.正弦函数 正弦 简谐运动 位移 时间 正弦 位移
【详解】
略
17.往复 小球(或物体)
【详解】
略
18.时间(t) 平衡 位移 时间 平衡 不是
【详解】
略
19.(1)10cm;(2) 在1.5 s时刻质点离开平衡位置的位移为cm,向平衡位置运动;在2.5 s时刻质点离开平衡位置的位移为cm,背离平衡位置运动;(3) 即在0~1s和2~3s内质点相对于平衡位置的位移方向跟它的瞬时速度的方向相同;在1~2s和3~4s内质点相对于平衡位置的位移方向跟它的瞬时速度的方向相反;(4)0;(5)20cm
【详解】
(1)由图像可知,质点离开平衡位置的最大距离为10cm;
(2) 在1.5 s时刻质点离开平衡位置的位移为cm,下一时刻质点位移减小,因此1.5 s时质点是向平衡位置运动;在2.5 s时刻质点离开平衡位置的位移为cm,下一时刻位移增大,因此2.5 s时质点是背离平衡位置运动;
(3)在0~1s时间内质点的位移为正,速度为正;在2~3s时间内质点的位移为负,速度为负;即在0~1s和2~3s内质点相对于平衡位置的位移方向跟它的瞬时速度的方向相同;
在1~2s时间内质点的位移为正,速度为负;在3~4s时间内质点的位移为负,速度为正;即在1~2s和3~4s内质点相对于平衡位置的位移方向跟它的瞬时速度的方向相反;
(4)由图像可知,质点在第末的位移为0;
(5)质点在前内运动的路程是2A=20cm
20.横轴上的坐标代表时间,纵坐标代表笔尖离开平衡位置的位移;匀速拖动白纸,是为了用相等的距离表示相等的时间;如果拖动白纸的速度是,在横轴距离坐标原点位置1m处的刻度为20s,依次类推。
【详解】
笔尖振动周期一定,根据白纸上记录的完整振动图象的个数可确定出时间长短,所以白纸上横轴上的坐标代表时间,纵坐标代表笔尖离开平衡位置的位移;由x=vt可知,匀速拖动白纸,是为了用相等的距离表示相等的时间;如果拖动白纸的速度是,在横坐标轴上运动1m用时间为
即在横轴距离坐标原点位置1m处的刻度为20s,依次类推。
答案第1页,共2页
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