2.2简谐运动的描述同步练习-2021-2022学年高二上学期物理人教版(2019)选择性必修第一册(Word含答案)

文档属性

名称 2.2简谐运动的描述同步练习-2021-2022学年高二上学期物理人教版(2019)选择性必修第一册(Word含答案)
格式 docx
文件大小 318.1KB
资源类型 教案
版本资源 人教版(2019)
科目 物理
更新时间 2021-10-11 13:37:23

图片预览

文档简介

第二章机械振动第二节简谐运动的描述同步练习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.如图所示,质点在1 s末的位移是(  )
A.5 cm B.-5 cm C.15 cm D.0
2.如图所示的弹簧振子,O点为它的平衡位置,当振子从A点运动到C点时,振子离开平衡位置的位移是(  )
A.大小为OC,方向向左
B.大小为OC,方向向右
C.大小为AC,方向向左
D.大小为AC,方向向右
3.如图所示,小球m连着轻质弹簧,放在光滑水平面上,弹簧的另一端固定在墙上,O点为它的平衡位置,把m拉到A点,OA=1 cm,轻轻释放,经0.2 s运动到O点,如果把m拉到A′点,使OA′=2 cm,弹簧仍在弹性限度范围内,则释放后运动到O点所需要的时间为(  )
A.0.2 s B.0.4 s C.0.3 s D.0.1 s
4.一质点做简谐振动的振动方程是cm,则(  )
A.在0至0.02s内,速度与加速度方向始终相同
B.在0.02s时,质点具有沿x轴正方向的最大加速度
C.在0.035s时,质点的速度方向与加速度方向均沿x轴正方向
D.在0.04s时,回复力最大,速度方向沿x轴负方向
5.如图所示,弹簧振子以O为平衡位置在B、C之间做简谐运动,则(  )
A.从B→O→C为一次全振动
B.从O→B→O→C为一次全振动
C.从C→O→B→O→C为一次全振动
D.从D→C→O→B→O为一次全振动
6.如图所示,弹簧振子的频率为5 Hz,让振子从B位置开始振动,并开始计时,则经过0.12 s时(  )
A.小球位于B、O之间,运动方向向右
B.小球位于B、O之间,运动方向向左
C.小球位于C、O之间,运动方向向右
D.小球位于C、O之间,运动方向向左
7.一个做简谐运动的弹簧振子,周期为,振幅为,已知振子从平衡位置第一次运动到处所用的最短时间为,从最大正位移处第一次运动到所用的最短时间为,那么与的大小关系正确的是(  )
A. B.
C. D.无法判断
8.某质点做简谐运动。从该质点经过某一位置时开始计时,则(  )
A.当质点再次经过此位置时,经过的时间为一个周期
B.当质点的速度再次与零时刻的速度相同时,经过的时间为一个周期
C.当质点的加速度再次与零时刻的加速度相同时,经过的时间为一个周期
D.当质点经过的路程为振幅的4倍时,经过的时间为一个周期
9.一个质点做简谐运动,其位移随时间变化的s-t图像如图。以位移的正方向为正,该质点的速度随时间变化的v-t关系图像为(  )
A. B. C. D.
10.弹簧振子在A、B间做简谐运动,O为平衡位置,A、B间的距离是20cm,振子由A运动到B的时间是2s,如图所示,则(  )
A.从O→B→O振子做了一次全振动
B.振动周期为2s,振幅是10cm
C.从B开始经过6s,振子通过的路程是60cm
D.从O开始经过3s,振子处在平衡位置
二、多选题,共5小题
11.如图所示是一水平弹簧振子做简谐运动的振动图像(x-t图像),由图可推知,振子(  )
A.在t1和t3时刻具有相同的速度
B.在t3和t4时刻具有相同的速度
C.在t4和t6时刻具有相同的位移
D.在t1和t6时刻具有相同的速度
12.一水平弹簧振子做简谐运动,周期为T,则(  )
A.振子的位移为x和的两个时刻,振子的速度一定大小相等、方向相反
B.振子的速度为v和的两个时刻,振子的位移大小一定相等、方向可能相同
C.若,则在t时刻和时刻振子振动的速度一定相同
D.若,则在t时刻和时刻弹簧的长度一定相等
13.一弹簧振子做简谐运动,则以下说法正确的是(  )
A.振子的加速度方向始终指向平衡位置
B.已知振动周期为T,若Δt=T,则在t时刻和(t+Δt)时刻振子运动的加速度一定相同
C.若t时刻和(t+Δt)时刻弹簧的长度相等,则Δt一定为振动周期的整数倍
D.振子的动能相等时,弹簧的长度不一定相等
14.某弹簧振子在水平方向上做简谐运动,其振动图象如图所示,则(  )
A.弹簧振子在t=0到t=10s内路程为0.5m
B.简谐运动的频率是0.125Hz
C.弹簧振子在第4s末的位移为零
D.在第3s末与第5s末弹簧振子的速度方向相同
15.一个质点以O为中心做简谐运动,位移随时间变化的图象如下图,a、b、c、d表示质点在不同时刻的相应位置。下列说法正确的是(  )
A.质点通过位置c时速度最大,加速度为零
B.质点通过位置b时,相对平衡位置的位移为
C.质点从位置a到位置c和从位置b到位置d所用时间相等
D.质点从位置a到位置b和从位置b到位置c的平均速度相等
三、填空题,共3小题
16.振动的周期T:做简谐运动的物体完成一次___________的时间。振动的频率f:单位时间内完成___________的次数。
17.简谐运动的位移和时间的关系可以用正弦曲线或余弦曲线来表示,若以x代表质点对于平衡位置的位移,t代表时间,则x=Asin(ωt+)
a:公式中的A代表___________。
b:ω叫做圆频率,它与频率f之间的关系为:___________。
c:公式中的ωt+表示___________。
d:t=0时的相位叫做___________,简称初相。
18.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___________
四、解答题,共2小题
19.分析如图所示的弹簧振子在一次振动中的运动情况,填好下表。
振子的运动
位移的方向、大小
速度的方向、大小
20.一质点做简谐运动,其位移和时间的关系如图所示。
(1)求时质点的位移;
(2)在到的振动过程中,质点的位移、速度、动能如何变化?
(3)在到时间内,质点的路程、位移各多大?
试卷第1页,共3页
参考答案
1.B
【详解】
位移是矢量,质点在1 s末的位移方向与正方向相反,所以位移为-5 cm,故B正确,ACD错误。
故选B。
2.B
【详解】
振动位移的方向总是由平衡位置指向物体所在位置,其大小等于平衡位置到物体所在位置的距离,故B正确,ACD错误。
故选B。
3.A
【详解】
不论将m由A点还是A′点释放,到达O点的时间都为四分之一个周期,即均为0.2s,其周期与振幅大小无关,只由振动系统本身决定,故A正确,BCD错误。
故选A。
4.B
【详解】
由振动方程可知,振幅,,初相位,即时,位于正最大位置;
A.在0至0.02s内,前0.01s,速度与加速度方向相同,后0.01s,速度与加速度方向相反,A错误;
B.在0.02s时,质点在负最大位移处,具有正向最大加速度,B正确;
C.在0.035s时,质点从平衡位置向最大位移运动,速度方向沿x轴正方向,加速度方向沿x轴负向,C错误;
D.在0.04s时,质点回到正最大位置,回复力最大,速度为零,无方向,D错误。
故选B。
5.C
【详解】
一次全振动应包括四个振幅,并且从一点出发并回到该点,且运动状态完全相同,才是一次全振动;故C正确,ABD错误。
故选C。
6.C
【详解】
ABCD.因振子频率为5Hz,则周期为0.2s,题中所给的时间
0.12s=T<T

<T<T
因此在0.12 s时,振子应位于C、O之间且正向O运动,所以选项C正确,A、B、D错误。
故选C。
7.B
【详解】
根据振子远离平衡位置时速度减小,衡位置时速度增大,可知振子从平衡位置第一次以最短时间运动到处的平均速度大于从最大正位移处第一次运动到处的平均速度,而路程相等,则t1故选B。
8.D
【详解】
A.若从最大位移处开始计时,当质点再次经过此位置时,经过的时间为一个周期,若从其他位置开始计时,则小于一个周期,故A错误;
B.当速度再次与零时刻的速度相同时,有可能是过关于平衡位置对称的两个点,故B错误;
C.当加速度再次与零时刻的加速度相同时,有可能是两次经过平衡位置一侧的某个点,故C错误;
D.根据简谐振动的特点可知,一个周期的路程为振幅的4倍。故D正确。
故选D。
9.A
【详解】
由s-t图像可知,t=0时刻,质位于正的最大位移处,速度为零,而在时刻,恰好位于平衡位置,速度为负的最大值,在时刻,恰好位于负的最大位移处,速度刚好减为零;在时刻,又恰好回到平衡位置,速度为正的最大值。
故选A。
10.C
【详解】
A.振子从O→B→O只完成半个全振动,A错误;
B.从A→B振子也只完成了半个全振动,半个全振动的时间是2s,所以振动周期是4s,振幅是振动物体离开平衡位置的最大距离,振幅A=10cm,B错误;
C.由于t=6s=T,所以振子经过的路程为4A+2A=6A=60cm,C正确;
D.从O开始经过3s,振子经过 个周期,则其处在位置A或B,D错误;
故选C。
11.BCD
【详解】
A.t1与t3时刻振子经过同一位置,运动方向相反,速度不相同,A错误;
B.t3与t4时刻振子经过关于平衡位置对称的两点,速度大小相等、方向相同,B正确;
C.t4与t6时刻振子的位移都是-2cm,C正确;
D.t1和t6时刻振子经过关于平衡位置对称的两点向正方向运动,速度相同,D正确.
故选BCD。
12.BC
【详解】
A.振子的位移为x和的两个时刻,振子的速度一定大小相等、方向可能相同,如从正向最大位移向负向最大位移移动过程中,故A错误;
B.根据简谐运动规律可知,振子的速度为v和的两个时刻,振子的位移大小一定相等、方向可能相同,故B正确;
C.若,则在t时刻和时刻振子振动的速度一定相同,因为又回到了原位置,故C正确;
D.若,则在t时刻和时刻,两时刻对应的弹簧的压缩量或伸长量相同,但弹簧的长度不一定相等,故D错误;
故选BC。
13.ABD
【详解】
A.振子的加速度方向始终指向平衡位置,A正确。
B.若Δt=T,则在t时刻和(t+Δt)时刻振子的位移相同,加速度也相同,B正确。
C.从平衡位置再回到平衡位置,经历的时间最短为二分之一周期,弹簧的长度相等,C错误。
D.关于平衡位置对称的两个位置,振子的动能相等,弹簧的长度不相等,D正确。
故选ABD。
14.BCD
【详解】
A.弹簧振子在t=0到t=10s内的路程为振幅的5倍,即2.5 m,故A错误;
B.简谐运动的周期T=8s,则频率为
故B正确;
C.弹簧振子第4s末在平衡位置,位移为零,故C正确;
D.因y-t图象的斜率表示速度,可知在第3s末与第5s末弹簧振子的速度方向不变,故D正确。
故选BCD。
15.AC
【详解】
A.质点通过位置c,即平衡位置时,此时速度最大,加速度为零,故A正确;
B.x-t图象是正弦图象,故质点通过位置b时,相对平衡位置的位移为,故B错误;
C.质点从位置a到c和从位置b到d所用的时间相等,均为2 s,故C正确;
D.质点从位置a到b和从b到c的过程中时间相同但位移大小不同,故平均速度不同,故D错误。
故选AC。
16.全振动 全振动
【详解】
[1][2] 振动的周期T:做简谐运动的物体完成一次全振动的时间。振动的频率f:单位时间内完成全振动的次数。
17.振动的振幅 ω=2πf 简谐运动的相位 初相位
【详解】
[1]公式中的A代表振动的振幅。
[2]ω叫做圆频率,它与频率f之间的关系为
ω=2πf
[3]公式中的ωt+表示简谐运动的相位。
[4]t=0时的相位叫做初相位,简称初相。
18.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.
19.见解析所示
【详解】
弹簧振子在一次振动中的运动情况如图;
振子的运动
位移的方向、大小 向右减小 向左增大 向左减小 向右增大
速度的方向、大小 向左增大 向左减小 向右增大 向右减小
20.(1);(2)变大,变小,变小;(3),
【详解】
(1)由题图可知,,振动方程为
带入数据得
(2)由题图可知在到的振动过程中,质点的位移变大,速度变小,动能变小。
(3)在到时间内经历个周期,质点的路程为
质点的位移为。
答案第1页,共2页
答案第1页,共2页