2.1简谐运动 课后练习-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课后练习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．关于简谐振动，以下说法中正确的是
A．回复力总是指向平衡位置；
B．加速度和速度的方向总是跟位移方向相反；
C．加速度和速度的方向总是跟位移方向相同；
D．做简谐振动的物体，向平衡位置运动，加速度越来越小，速度也越来越小.
2．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．小球不可能再做简谐运动
D．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
3．某质点的振动图象如图所示，根据图象可知（　　）
A．质点振动的振幅为 B．质点振动的周期为
C．t=1s时，质点有负的最大位移 D．t=2s时，质点的运动速度为零
4．如图所示，一质点在A、B之间做简谐运动，O为平衡位置，E、F点分别为AO和OB之间关于O点的对称点（EO和OF的距离相等）。质点从E点向右运动，经过时间t1第一次经过O点，再经过时间t2第二次经过F点，下列说法正确的是（　　）
A．质点经过E点和F点的速度一定相同
B．质点经过E点和F点的加速度大小一定相等
C．质点经过E点和F点所受的力一定相同
D．质点的振动周期为t1+t2
5．如图，一弹簧振子在B、C两点间做机械振动，B、C间距为12cm，O是平衡位置，振子每次从C运动到B的时间均为0.5s，则下列说法中正确的是( )
A．该弹簧振子的振幅为12cm
B．该弹簧振子的周期为1s
C．该弹簧振子的频率为2Hz
D．振子从O点出发到再次回到O点的过程就是一次全振动
6．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，如图（乙）为这个弹簧振子的振动图象，由图可知下列说法中正确的是（ ）
A．在t＝0.2s时，弹簧振子一定运动到B位置
B．在t＝0.3s与t＝0.5s两个时刻，弹簧振子的速度相同
C．从t＝0到t＝0.2s的时间内，弹簧振子的动能持续地增加
D．在t＝0.2s与t＝0.6s两个时刻，弹簧振子的加速度相同
7．对于做简谐振动的物体下列说法错误的是（　　）
A．加速度变小时，速度变大 B．速度变小时，位移变大
C．位移变小时，回复力变大 D．回复力变小时，速度变大
8．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
9．下列振动中是简谐运动的是：（　　）
A．手拍乒乓球的运动
B．思考中的人来回走动
C．轻质弹簧的下端悬挂一个钢球，上端固定组成的振动系统
D．从高处下落到光滑水泥地面上的小钢球的运动
10．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
二、多选题，共5小题
11．如图，固定光滑斜面倾角为，一根劲度系数为k的弹簧，上端固定在斜面上，下端连接一质量为m的小物块，物块静止于O点。现将物块沿斜面向上推至弹簧压缩量为的A点无初速度释放，之后物块在AB之间往复运动。则（　　）
A．物块做简谐运动
B．物块在B点时，弹簧的弹性势能最大
C．物块速度的最大值为
D．物块由A向O运动过程中，物块重力势能与弹簧弹性势能之和先减小后增大
12．做简谐振动的物体，每一次通过同一位置时，都具有相同的（ ）
A．速度 B．加速度 C．动能 D．回复力
13．下列说法正确的是（　　）
A．做简谐运动的物体一定做机械振动
B．机械振动就是简谐运动
C．简谐运动就是弹簧振子的运动
D．简谐运动是机械振动中最简单、最基本的一种
14．关于电磁波，下列说法正确的是 。
A．振动物体的平衡位置是加速度最大的位置
B．振动物体的平衡位置是回复力为零的位置
C．电磁波中电场和磁场的方向处处相互垂直
D．振源的振动速度和波的传播速度是一样的
E.沿波的传播方向上，离波源越远的质点振动越滞后
15．下列关于简谐运动的说法中正确的是（ ）
A．伽利略首先发现单摆摆动的等时性，惠更斯制作了第一台摆钟
B．平衡位置就是物体不振动所处的位置，物体在平衡位置时回复力为零但合力不一定为零
C．回复力与位移满足 F=-kx 这个方程的机械振动就是简谐运动，其中 k是指弹簧劲度系数
D．做受迫振动时，驱动力的频率越大，受迫振动的振幅越大
三、填空题，共3小题
16．回复力是根据力的_______命名的.弹簧振子是一个典型的简谐运动模型，它的回复力是由_____提供的.
17．物体在某一中心位置_________所做的_______叫做机械振动，其中心位置又称______.
18．如果质点所受的回复力与它偏离平衡位置的位移大小成______（正比或反比），并且总是指向 ________，质点的运动就是简谐运动。
四、解答题，共2小题
19．如图所示的装置，把小球向右拉开一段距离后释放，可以观察到小球左右运动了一段时间，最终停止运动。
（1）小球的运动具有什么特点？为什么小球最终停止运动？
（2）在横杆上涂上一层润滑油，重复刚才的实验，观察到的结果与第一次实验有何不同？
（3）猜想：如果小球受到的阻力忽略不计，弹簧的质量比小球的质量小得多，也忽略不计，实验结果如何？
20．如图，两个质量相同的小球A和B之间用轻弹簧连接，然后用细绳悬挂起来，剪断细绳的瞬间，A球和B球的加速度分别是多少？
试卷第1页，共3页
参考答案
1．A
【详解】
A．只有回复力满足的振动才是简谐运动，据此可知，恢复力总是指向平衡位置，A正确；
BC．根据简谐运动的特征得知，物体受到的回复力的方向和位移的方向相反，据牛顿第二定律得：加速度的方向与位移的方向相反，但速度的方向可能与位移的方向相同也可能相反，BC错误；
D．谐振动的加速度，可见加速度随位移的减小而减小，物体向平衡位置运动过程中位移越来越小，所以加速度越来越小，加速度方向和速度方向相同，所以速率越来越大，D错误．
故选A。
2．D
【详解】
AC．当弹簧弹力等于电场力时为平衡位置，此时弹簧被压缩，平衡位置不再是O点；由于电场力是恒力，不随弹簧的长度发生变化，而弹簧的弹力随弹簧的形变量发生变化，由受力特点可知，小球在电场力和弹力作用下依然做简谐运动，故AC错误；
B．由于B点的弹簧弹力大小与电场力大小关系未知，所以也无法判断A点弹簧弹力和电场力的大小关系，所以小球从B运动到A的过程中，动能可能先增大后减小，也可能一直增大，故B错误；
D．小球在运动过程中，动能、弹性势能和电势能之和保持不变，在AB两点时弹簧的弹性势能相等，则小球从 B 点运动到 A 点，其动能的增加量一定等于电势能的减少，选项D正确。
故选D。
3．B
【详解】
A．由图可知，质点振动的振幅为，故A错误；
B．由图可知，质点振动的周期为，故B正确；
C．在时，质点在正的最大位移处，位移最大，故C错误；
D．在时，质点在平衡位置处，位移为零，速度最大，正沿轴的负方向运动，故D错误；
故选B。
4．B
【详解】
A．由题述E、F点分别为AO和OB之间关于O点的对称点，根据简谐运动的对称性可知，质点经过E点和F点的速度大小一定相等，但方向可能相反，A错误；
BC．由EO和OF的距离相等，根据质点简谐运动的回复力公式F=-kx可知，质点经过E点和F点所受的回复力大小一定相等，方向都是指向O点，由牛顿第二定律可知，质点经过E点和F点的加速度大小一定相等，B正确，C错误；
D．质点从E点向右运动，经过时间t1第一次经过O点，再经过时间t2第二次经过F点，所以t1+t2=，D错误。
故选B。
5．B
【详解】
该弹簧振子的振幅为6cm，故A错误
振子每次从C运动到B的时间均为0.5s，则可知半个周期为0.5s，所以周期为1s，故B正确
该弹簧振子的频率为，故C错误
振子从O点出发到再次回到O点的过程半个周期，不是一次全振动，D错误
故选B
6．B
【详解】
A．因为没有规定哪个方向为正方向，振子在t=0.2s时刻位于正向最大位移处时不确定是在A点还是在B点，故A错误；
B．在t=0.3s和t=0.5s位移大小相等方向相反，所以在对称的位置，0.3s时刻正在向平衡位置运动， 0.5s时刻正在远离平衡位置，有图像和弹簧振子的运动特点可知，两个时刻的速度相同，故B正确；
C．在t=0和t=0.2s时间内，振子正在远离平衡位置，动能减小，故C错误；
D．在t=0.2s和t=0.6s时振子分别位于正向最大位移处，和负向最大位移处，故加速度大小相同方向相反，故D错误。
故选B。
7．C
【详解】
A．简谐运动的物体，加速度变小则说明位移变小，物体正在衡位置，平衡位置处速度最大，则物体速度变大，A正确；
B．简谐运动的物体，速度变小，说明物体在远离平衡位置，则物体的位移变大，B正确；
C．由回复力公式可知，位移变小则回复力变小 ，C错误；
D．回复力变小时，则位移减小，位移减小物体正在衡位置，则速度变大，D正确。
故选C。
8．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。
9．C
【解析】
手拍乒乓球的运动和思考中的人来回走动没有规律，不是简谐运动，故AB错误；轻质弹簧的下端悬挂一个钢球，上端固定组成的振动系统，钢球以受力平衡处为平衡位置上下做简谐运动，C正确；从高处下落到光滑水泥地面上的小钢球的运动过程为自由落体，不是简谐运动，故D错误；故选C．
10．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。
11．ABC
【详解】
A．物体在O点平衡位置时，有
mgsinθ=kx0
当物块在O点以下x处时，设向下为正方向，则合力为
可知物块做简谐振动，选项A正确；
B．物块在B点时，弹簧的形变量最大，此时弹簧的弹性势能最大，选项B正确；
C．物体在O点的速度最大，A点与O点的弹簧形变量大小相等，弹性势能相等，故由A点运动到O点，由动能定理得
其中
解得最大速度
故C正确；
D．根据系统的机械能守恒知：物块的动能和重力势能与弹性势能之和保持不变，在物体A与弹簧构成的系统中，物体从A到O运动的过程中，动能一直变大，则物块重力势能与弹簧弹性势能之和一直减小，故D错误。
故选ABC。
12．BCD
【详解】
做简谐振动的物体，每次经过同一位置时，位移一定相同，由
F = - kx
可知，回复力相同，根据
a =
可知，加速度相同，速度的大小一定相同，但是方向不一定相同，则速度不一定相同，动能一定相同。
故选BCD。
13．AD
【详解】
ACD．简谐运动是机械振动的一种最基本、最简单的振动形式。振动物体的位移—时间图像遵从正弦函数规律的振动形式，都是简谐运动，弹簧振子的振动只是简谐运动中的一种，C错误，AD正确；
B．做简谐运动的物体一定做机械振动，但机械振动不一定都是简谐运动，如果位移—时间图像不满足正弦规律，则不是简谐运动，B错误。
故选AD。
14．BCE
【详解】
A．振动物体经过平衡位置时，加速度最小。故A错误。
B．物体经过平衡位置时，回复力为零。故B正确。
C．电磁波的传播方向与振动方向相互垂直，变化的电场与变化磁场处处相互垂直。故C正确。
D．振源的振动速度和波的传播速度是两回事，没有关联。故D错误。
E．沿波的传播方向上，离波源越远的质点振动越滞后。故E正确。
15．AB
【详解】
A．伽利略首先发现单摆摆动的等时性，惠更斯制作了第一台摆钟，A正确；
B．平衡位置就是物体不振动所处的位置，物体在平衡位置时回复力为零但合力不一定为零，比如单摆到达平衡位置时，合力指向圆心，做为圆周运动的向心力，B正确；
C．回复力与位移满足 F=-kx 这个方程的机械振动就是简谐运动，其中 k是一个比例系数，不一定是指弹簧劲度系数，C错误；
D．做受迫振动时，驱动力的频率越接近固有频率，振幅越大，当驱动力的频率等于固有频率时，振幅最大，D错误。
故选AB。
16．效果 弹簧的弹力
【详解】
[1]回复力是按效果命名的力，回复力可以是某个力，也可以是几个力的合力，还可以是某个力的分力；
[2]弹簧振子的回复力是由弹簧的弹力提供的。
17．两侧 往复运动 平衡位置
【详解】
[1][2]物体（或物体的一部分）在某一中心位置的两侧所做的往复运动叫做机械振动；
[3]中心位置又称平衡位置，即当物体不再做往复运动时，最终停下来的位置。
18．正比 平衡位置
【详解】
[1][2]根据简谐运动的定义可知，如果质点所受的回复力与它偏离平衡位置的位移大小成正比，并且总是指向平衡位置，质点的运动就是简谐运动。
19．（1）小球的运动具有往复性；小球因为受到阻力的作用最终停止运动；（2）小球往复运动的次数增多，运动时间变长；（3）小球将持续地做往复运动
【详解】
略
20．aA=2g；aB=0
【详解】
当细绳未剪断时，设两个小球的质量均为m，细绳拉力为T，弹簧弹力为F，对小球A有
对B球有
当细绳剪断瞬间，细绳拉力消失，弹簧弹力不变，对A球，由牛顿第二定律可得
可得A球加速度aA=2g，B球受力不变，仍处于平衡状态，aB=0。
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页