2.1 简谐运动 同步练习题(word版含答案)

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名称 2.1 简谐运动 同步练习题(word版含答案)
格式 docx
文件大小 181.7KB
资源类型 教案
版本资源 人教版(2019)
科目 物理
更新时间 2022-01-13 21:56:51

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文档简介

2.1 简谐运动
一、单选题
1.关于做简谐运动物体的位移、速度、加速度的关系,下列说法中正确的是(  )
A.位移减小时,速度增大,加速度也增大
B.位移方向总跟加速度方向相反,但跟速度方向相同
C.物体远离平衡位置运动时,速度方向跟位移方向相同
D.物体通过平衡位置时,回复力为零,故处于平衡状态
2.在简谐运动中,振子每次经过同一位置时,下列各组中描述振动的物理量总是相同的是(  )
A.速度、加速度、动量和动能 B.加速度、动能、回复力和位移
C.加速度、动量、动能和位移 D.位移、动能、动量和回复力
3.如图甲所示,弹簧振子以O点为平衡位置,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=0.2 s时,振子在O点右侧6 cm处
B.t=0.6 s和t=1.4 s时,振子的速度完全相同
C.t=0.8 s时,振子的速度方向向左
D.t=0.4 s到t=0.8 s的时间内,振子的位移和速度都逐渐减小
4.如果质点的位移与时间关系遵从正弦函数规律,这样的运动叫做简谐运动。根据图中各图象可以判断出物体可能做简谐运动的是(  )
A.①② B.③④ C.①③ D.②④
5.如图所示,弹簧下端悬挂一钢球,上端固定组成一个振动系统,用手把钢球向上托起一段距离,然后释放,下列说法正确的是(  )
A.钢球运动的最高处为平衡位置 B.钢球运动的最低处为平衡位置
C.钢球速度为零处为平衡位置 D.钢球原来静止时的位置为平衡位置
6.图为一质点做简谐运动的位移随时间变化的图像,由图可知,在t=4 s时刻,质点的 (  )
A.速度为零,位移为正的最大值
B.速度为零,位移为负的最大值
C.加速度为正的最大值,位移为零
D.加速度为负的最大值,位移为零
7.一个质点做简谐运动的图像如图所示,下列说法不正确的是(  )
A.在10 s内质点经过的路程是20 cm
B.在5 s末,质点的速度为零
C.t=1.5 s和t=2.5 s两个时刻质点的位移和速度方向都相反
D.t=1.5 s和t=4.5 s两时刻质点的位移大小相等,都是cm
二、多选题
8.下列运动属于机械振动的是(  )
A.说话时声带的运动
B.弹簧振子在竖直方向的上下运动
C.体育课上同学进行25米折返跑
D.竖立于水面上的圆柱形玻璃瓶的上下运动
9.下列运动中属于机械振动的是(  )
A.人趴在地上做俯卧撑
B.水塘里的芦苇在微风作用后的左右摆动
C.五星红旗迎风飘扬
D.钓鱼时浮标在水中的上下浮动
10.关于做简谐运动物体的平衡位置,下列叙述正确的是(  )
A.是回复力为零的位置 B.是回复力产生的加速度改变方向的位置
C.是速度为零的位置 D.是回复力产生的加速度为零的位置
11.弹簧振子以O点为平衡位置,在水平方向上的A、B两点间做简谐运动,以下说法正确的是(  )
A.振子在A、B两点时的速度为零位移不为零
B.振子在通过O点时速度的方向将发生改变
C.振子所受的弹力方向总跟速度方向相反
D.振子离开O点的运动总是减速运动,靠近O点的运动总是加速运动
12.如图所示为获取弹簧振子的位移—时间图像的一种方法,改变纸带运动的速度,下列说法正确的是(  )
A.如果纸带不动,作出的振动图像仍然是正弦函数曲线
B.如果纸带不动,作出的振动图像是一段线段
C.图示时刻,振子正经过平衡位置向右运动
D.若纸带运动的速度不恒定,则纸带上描出的仍然是简谐运动的图像
13.如图是某质点做简谐运动的振动图像。根据图像中的信息,判断下列说法正确的是(  )
A.质点离开平衡位置的最大距离为10 cm
B.在1.5 s和2.5 s这两个时刻,质点的位移相同
C.在1.5 s和2.5 s这两个时刻,质点的速度相同
D.质点在0.5 s内通过的路程一定是10 cm
三、填空题
14.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。
15.做简谐振动的物体,当它每次经过同一位置时,速度___________(填“可能”或“一定”)不同,加速度___________(填“可能”或“一定”)相同。
16.请同学们判定以下甲、乙、丙三个振动,其中_________(选填甲或乙或丙,可能多选也可能单选)是简谐振动。
①把图甲中倾角为的光滑斜面上的小球沿斜面拉下一段距离,然后松开,小球的往复运动
②粗细均匀的一条木筷,下端绕几圈铁丝,竖直浮在较大的筒中。把木筷往上提起一小段距离后放手,木筷就在水中上下振动
③光滑圆弧面上有一个小球,把它从最低点移开很小很小一小段距离,放手后,小球以最低点为平衡位置左右振动。
四、解答题
17.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)振幅、周期各是多少?
(2)在1.5s和2.5s两个时刻,质点向哪个方向运动?
(3)质点在第2s末的位移是多少?在前4s内的路程是多少?
(4)这个简谐运动的位移随时间变化的关系式。
18.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?
试卷第页,共页
试卷第1页,共1页
参考答案:
1.C
【解析】
A.位移减小时,速度增大,加速度减小,故A错误;
BC.位移方向总跟加速度方向相反;当物体远离平衡位置时,位移方向与速度方向相同,当物体衡位置时,位移方向与速度方向相反,故B错误,C正确;
D.物体通过平衡位置时,回复力为零,但合外力不一定为零,所以不一定处于平衡状态,故D错误。
故选C。
2.B
当振子每次经过同一位置时,相对于平衡位置的位移必定相同;则振子的回复力
F=-kx
回复力必定相同;当振子每次经过同一位置时,回复力为定值,由牛顿第二定律得,加速度必定相同,振子每次经过同一位置时,速度大小相同,所以动能必定相等;但速度的方向可能相反,所以动量的方向可能相反,描述振动的物理量总是相同的是:位移、回复力、加速度和动能。
故选B。
3.C
【解析】
A.在0~0.4 s内,振子做变减速运动,不是匀速运动,所以t=0.2 s时,振子不在O点右侧6 cm处,故A错误;
B.由图像乙知t=0.6 s和t=1.4 s时,振子的速度大小相等,方向相反,故B错误;
C.t=0.8 s时,图像的斜率为负,说明振子的速度为负,即振子的速度方向向左,故C正确;
D.t=0.4 s到t=0.8 s的时间内,振子的位移减小,正向平衡位置靠近,速度逐渐增大,故D错误。
故选C。
4.C
【详解】
根据题意,振动图象与正弦函数图象相似的①③的运动符合简谐运动的特征,故ABD错误,C正确。
故选C。
5.D
【详解】
钢球在竖直方向做简谐运动,平衡位置为重力和弹簧弹力相等的位置,即钢球原来静止的位置为平衡位置,在平衡位置处速度最大,故ABC错误,D正确。
故选D。
6.A
【详解】
在t=4 s时,质点的位移为正向最大,质点的速度为零,而加速度方向总是与位移方向相反,大小与位移大小成正比,则加速度为负向最大值。故A正确,BCD错误。
故选A。
7.C
【详解】
A.由题图可知1s的路程为2cm,则10s内质点经过的路程为20cm,A正确,不符合题意;
B.5s末,质点运动至最大位移处,速度为零,B正确,不符合题意;
C.t=1.5s和t=2.5s两个时刻的位移方向相反,但速度方向相同,C错误,符合题意;
D.题图对应的函数关系为
代入数据t=1.5s和t=4.5s可知,两个时刻的位移大小相等,都为cm,D正确,不符合题意。
故选C。
8.ABD
【详解】
ABD.物体在平衡位置两侧所做的往复运动叫机械振动,ABD正确;
C.体育课上同学进行25米折返跑没有平衡位置,不是机械振动,C错误。
故选ABD。
9.BD
【解析】
AC.物体在平衡位置附近的往复运动叫做机械振动,人趴在地上做俯卧撑和五星红旗迎风飘扬都缺少特定的平衡位置,所以不属于机械振动,故AC不符合题意;
B.水塘里的芦苇在微风作用后的左右摆动,其平衡位置是无风时芦苇静止时的竖直位置,则芦苇的摆动是在平衡位置附近的往复运动,属于机械振动,故B符合题意;
D.钓鱼时浮标在水中的上下浮动,其平衡位置是浮标静止在水面上时的位置,则浮标的上下浮动是在平衡位置附近的往复运动,属于机械振动,故D符合题意。
故选BD。
10.ABD
【详解】
平衡位置处,x=0,则回复力为零,回复力产生的加速度为零,且此处速度最大,在平衡位置两边位移方向相反,回复力方向相反,对应的加速度方向相反。
故选ABD。
11.AD
【详解】
A.振子在A、B两点时的速度为零,但位移为最大,A正确;
B.振子经过O点时速度方向不变,B错误;
C.弹力的方向有时也与速度方向相同,C错误。
D.振子离开O点运动时,加速度方向与速度方向相反,是减速运动;靠近O点运动时,加速度方向与速度方向相同,是加速运动,D正确。
故选AD。
12.BC
【详解】
AB.当纸带不动时,描出的只是振子在平衡位置两侧往复运动的轨迹,即一段线段,A错误,B正确;
C.由振动图像可以看出,图示时刻振子正由平衡位置向右运动,C正确;
D.只有当纸带匀速运动时,运动时间才与纸带运动的位移成正比,振动图像才是正弦或余弦函数曲线,而简谐运动的图像一定是正弦或余弦函数曲线,D错误。
故选BC。
13.AC
【详解】
A.由振动图像可知,质点离开平衡位置的最大距离为10 cm,故A正确;
B.在1.5 s和2.5 s这两个时刻,质点的位移等大反向,故B错误;
C.在1.5 s和2.5 s这两个时刻,图像的斜率相同,则质点的速度相同,故C正确;
D.,则质点在0.5 s内通过的路程一定不是一个最大位移大小10 cm,故D错误。
故选AC。
14. 正比 平衡位置
【详解】
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。
15. 可能 一定
【详解】
做简谐运动的物体,每次通过同一位置时,速度可能有两种方向,而速度是矢量,所以速度可能不同。
根据简谐运动的特征
物体每次通过同一位置时,位移一定相同,加速度也一定相同。
16.甲乙丙
【详解】
①小球沿斜面方向受到的合力是弹力与重力的分力,当小球在平衡位置上方时,合力方向沿斜面向下,当在平衡位置下方时合力沿斜向上,弹力与重力的分力的合力与位移成正比,其受力特点符合做简谐振动物体的动力学特征,小球做简谐振动。
②木筷在水中受到重力和浮力两个力的作用,当木筷在平衡位置上方时,合力方向向下,当木筷在平衡位置下方时合力方向向上,重力与浮力的合力与位移成正比,其受力特点符合做简谐振动物体的动力学特征,本筷做简谐振动。
③小球离开最低点受到重力沿切线方向的分力的大与球的位移成正比,方向与小球位移方向相反,为小球提供回复力,小球能在最低点附近左右振动属于简谐振动。
17.(1)10cm;4s;(2)负方向;负方向;(3)0;40cm;(4)x=10sint
【详解】
由图上的信息,结合质点的振动过程可以得出:
(1)质点离开平衡位置的最大位移x=10cm,所以振幅A=10cm;质点完成一次全振动的时间为4s,则周期T=4s;
(2)在1.5s以后质点位移减小,因此是向平衡位置运动,在2.5s以后质点位移增大,因此是背离平衡位置运动;
(3)质点2s末时在平衡位置,因此位移为零。质点在前4s内完成一个周期性运动,其路程10cm×4=40cm;
(4)因为A=10cm,T=4s,=,φ0=0,所以简谐运动的表达式
x=10sint
18.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。
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