选修3-4 11.1 简谐运动 同步练习(word含答案)
文档属性
| 名称 | 选修3-4 11.1 简谐运动 同步练习(word含答案) |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 292.7KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-01-24 03:14:52 | ||
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文档简介
选修3-4 11.1 简谐运动 同步练习
一、单项选择题（共10小题；共40分）
1. 如图所示，一弹性小球被水平抛出，在两个竖直且相互平行的平面间运动，小球落地之前的运动
A. 是机械振动，但不是简谐运动 B. 是简谐运动，但不是机械振动
C. 是简谐运动，同时也是机械振动 D. 不是简谐运动，也不是机械振动
2. 质点运动的位移 与时间 的关系如图所示，其中不属于机械振动的是
A. B.
C. D.
3. 下列说法中正确的是
A. 弹簧振子的运动是简谐运动
B. 简谐运动就是指弹簧振子的运动
C. 简谐运动是匀变速运动
D. 简谐运动是最简单、最基本的一种机械运动
4. 如图所示，弹簧振子在 、 之间做简谐运动。以平衡位置 为原点，建立 轴。向右为 轴正方向。若振子位于 点时开始计时，则其振动图象为
A. B.
C. D.
5. 关于机械振动的位移和平衡位置，以下说法中正确的是
A. 平衡位置就是物体振动范围的中心位置
B. 机械振动的位移总是以平衡位置为起点的位移
C. 机械振动的物体运动的路程越大，发生的位移也越大
D. 机械振动的位移是指振动物体偏离平衡位置最远时的位移
6. 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
7. 如图甲，一弹簧振子在 间做简谐运动， 为平衡位置，如图乙是振子做简谐运动时的位移 时间图象。则关于振子的加速度随时间的变化规律。下列四个图象中正确的是
A. B.
C. D.
8. 如图所示，固定着的钢条上端有一小球，在竖直平面内围绕虚线位置发生振动，图中是小球振动到的最左侧，振动周期为 。在周期为 的频闪光源照射下见到图象可能是
A. B.
C. D.
9. 如图所示是某振子做简谐运动的图象，以下说法中正确的是
A. 因为振动图象可由实验直接得到，所以图象就是振子实际运动的轨迹
B. 振动图象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 位置的位移就是曲线 的长度
D. 振子运动到 点时的速度方向即为该点的切线方向
10. 如图所示为质点 的振动图象，下列叙述正确的是
A. 质点在 时速度向上
B. 质点在 时速度向下
C. 质点在 时和在 时速度相同
D. 质点在 时和在 时速度相同
二、填空题（共4小题；共30分）
11. 物体（或物体的一部分）在某一 所做的往复运动叫做机械振动。
12. 如图所示是弹簧振子的实物示意图和其做简谐运动的图象， 、 间距为 ，根据乙图可以判断小球在甲图中的位置和速度方向，则 末小球在甲图中 位置上；在 末小球在甲图中 位置上，且速度方向沿 ；在 末小球正在从 点向 点运动。
13. 如图甲所示，李辉、张伟两人合作，模拟振动曲线的记录.先在白纸中央画一条直线 使它平行于纸的长边，作为图象的横坐标轴.李辉用铅笔尖在白纸上沿垂直于 的方向振动，张伟沿 的方向匀速拖动白纸，纸上就画出了一条描绘笔尖振动情况的曲线，如图乙所示.李辉保持铅笔尖的振动情况不变，张伟改变拖动白纸的速度，在纸上画出了另一条振动曲线，如图丙所示.乙、丙两条曲线相比，拖动白纸速度较大的是 。
14. 图 为一弹簧振子的振动图象，规定向右的方向为正方向，图 为弹簧振子的示意图，弹簧振子在 、 之间运动， 是振动的平衡位置，试根据图象分析以下问题：
（）如图 所示，振子振动的起始位置是 （填“”、“”或“”），从初始位置开始，振子向 （填“左”或“右”）运动。
（）在图 中，找出图象中的 、 、 、 点各对应振动过程中的哪个位置 对应 ， 对应 ， 对应 ， 对应 。
（）在 时，振子的速度方向与 时速度方向 （填“相同”或“相反”）。
（）振子在前 内的位移等于 。
三、解答题（共3小题；共39分）
15. 如何判断物体是否做简谐运动
16. 如图所示是某质点做简谐运动的振动图象，根据图象中的信息，回答下列问题：
（1）质点在第 末的位移是多少
（2）质点在第 内的位移是多少
（3）在前 内的路程是多少
17. 如图，简谐运动的图象上有 、 、 、 、 、 里六个点，其中：
（1）与 点位移相同的点有哪些
（2）与 点速度相同的点有哪些
（3）图象上从 点到 点，质点经过的路程为多少
答案
第一部分
1. D
【解析】简谐运动的位移随时间变化的关系遵从正弦函数规律，表达式为 ，小球运动的位移随时间的变化不遵从正弦函数的规律，所以不是简谐运动；
机械振动是指物体或质点在其平衡位置附近所做的有规律的往复运动，小球的运动也不符合，故小球在两平面间的运动不是简谐运动，也不是机械振动。故选D。
2. D
【解析】A、B、C三图所示质点均在某一位置附近做往复运动，均为机械振动；而D所示的质点没有往复运动过程，不属于机械振动。
3. A
【解析】弹簧振子的运动是简谐运动，但简谐运动并不都是弹簧振子的运动，A正确，B错误；匀速直线运动是最简单的机械运动，而简谐运动是最简单、最基本的一种机械振动，其运动的加速度时刻变化，故C、D均错误。
4. A
【解析】振子在 点时开始计时，其位移为正向最大，并按正弦规律变化，故选项A正确。
5. B
【解析】平衡位置是物体可以静止的位置，所以应与受力有关，与是否为振动范围的中心位置无关，如乒乓球竖直落在台上的运动是一个机械振动，显然其运动过程的中心位置不是其平衡位置，所以 A 不正确；
位移是以平衡位置为初始点，到物体所在位置的有向线段，位移随时间而变，物体偏离平衡位置最远时，振动物体的位移最大，所以只有选项 B 正确。
6. C
【解析】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，选项C正确。
7. C
【解析】设弹簧劲度系数为 ，位移与加速度方向相反，由牛顿第二定律得 ，故C项正确。
8. C
【解析】振动的周期是 ，而频闪的周期是 ，所以在一个周期内有三幅不同的照片；
振动的周期是 ，则角频率：
时刻对应的角度：
时刻对应的角度：
可知，在 和 时刻小球将出现在同一个位置，都在平衡位置的右侧，所以在周期为 的频闪光源照射下见到图象可能是C图，ABD图都是不可能的。
9. B
【解析】振动图象表示振子位移随时间变化的规律，并不是振子运动的实际轨迹，B对，A、C错。由于图象不是质点的运动轨迹，因此切线的方向并不表示速度的方向，D错。
10. D
【解析】根据振动图象“上坡上振，下坡下振”，质点在 时速度向下，故A错误；
质点在 时处于负向最大位移处，速度为零，故B错误；
根据振动图象“上坡上振，下坡下振”，质点在 时速度方向向上， 时速度方向向下，根据对称性，速度大小相等，方向相反，故C错误；
根据振动图象“上坡上振，下坡下振”，质点在 时和 时速度方向均向下，根据对称性，速度大小相等，故D正确。
第二部分
11. 中心位置两侧
12. 点； 点； 轴反方向；；
13. 乙
14. （）；右
（）；；；
（）相反
（）
【解析】（）由 图象知，在 时，振子在平衡位置，故起始位置为 ；从 时刻开始，振子向正方向运动，即向右运动。
（）由 图象知： 点、 点对应平衡位置 点， 点在正的最大位移处，对应 点； 点在负的最大位移处，对应 点。
（） 时，图线斜率为负，即速度方向为负方向； 时，斜率为正，速度方向为正方向.故两时刻速度方向相反。
（） 末振子回到平衡位置，故位移为零.
第三部分
15. 简谐运动是一种最简单、最基本的机械振动，物体做简谐运动时所受回复力的大小与物体相对于平衡位置的位移大小成正比，方向相反，即 。物体做简谐运动的位移、速度、加速度都随时间按正弦或余弦规律变化。
判断一个物体的振动是否为简谐运动的依据，就是看它所受的回复力是否符合 。一般过程为：先确定物体的平衡位置，然后设物体偏离平衡位置一小段位移 ，分析这时物体的受力，求出其合力，看是否满足 的条件，其中 只要是一个不变的定值就行了，不一定指弹簧的劲度系数。
16. （1）
【解析】由 图象可以读出 末质点的位移为零。
（2）
【解析】质点的最大位移在前 发生在 末和 末，故第 内，位移为 。
（3）
【解析】前 质点正好完成一个往复的全振动。先朝正方向运动了距离为 的一个来回，又在负方向上进行了一个 距离的来回，总路程为 。
17. （1） 、 、 三点
【解析】分析图象可得 、 、 、 的位移均为 。 、 点的位移都是 ，故与 点位移相同的点有 、 、 三点。
（2） 点和 点
【解析】由（1）可知，图象上的 、 、 、 点对应质点运动到同一位置，图象上的 、 点对应质点运动到关于 点对称的另一位置，故以上 个点的速度大小相等。再结合图象可以判断 、 、 、 、 、 ， 个点的运动方向分别为向上、向下、向下、向上、向上和向下。故与 点有相同速度的点为 点和 点。
（3）
【解析】图象上从 点到 点，对应质点从正方向 处先是来到 处又返回到 处，通过的路程为 。从 点到 点，对应质点从正方向 处经平衡位置运动到负方向 处，通过的路程也为 ，故从 点到 点总共通过的路程为 。
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一、单项选择题（共10小题；共40分）
1. 如图所示，一弹性小球被水平抛出，在两个竖直且相互平行的平面间运动，小球落地之前的运动
A. 是机械振动，但不是简谐运动 B. 是简谐运动，但不是机械振动
C. 是简谐运动，同时也是机械振动 D. 不是简谐运动，也不是机械振动
2. 质点运动的位移 与时间 的关系如图所示，其中不属于机械振动的是
A. B.
C. D.
3. 下列说法中正确的是
A. 弹簧振子的运动是简谐运动
B. 简谐运动就是指弹簧振子的运动
C. 简谐运动是匀变速运动
D. 简谐运动是最简单、最基本的一种机械运动
4. 如图所示，弹簧振子在 、 之间做简谐运动。以平衡位置 为原点，建立 轴。向右为 轴正方向。若振子位于 点时开始计时，则其振动图象为
A. B.
C. D.
5. 关于机械振动的位移和平衡位置，以下说法中正确的是
A. 平衡位置就是物体振动范围的中心位置
B. 机械振动的位移总是以平衡位置为起点的位移
C. 机械振动的物体运动的路程越大，发生的位移也越大
D. 机械振动的位移是指振动物体偏离平衡位置最远时的位移
6. 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
7. 如图甲，一弹簧振子在 间做简谐运动， 为平衡位置，如图乙是振子做简谐运动时的位移 时间图象。则关于振子的加速度随时间的变化规律。下列四个图象中正确的是
A. B.
C. D.
8. 如图所示，固定着的钢条上端有一小球，在竖直平面内围绕虚线位置发生振动，图中是小球振动到的最左侧，振动周期为 。在周期为 的频闪光源照射下见到图象可能是
A. B.
C. D.
9. 如图所示是某振子做简谐运动的图象，以下说法中正确的是
A. 因为振动图象可由实验直接得到，所以图象就是振子实际运动的轨迹
B. 振动图象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 位置的位移就是曲线 的长度
D. 振子运动到 点时的速度方向即为该点的切线方向
10. 如图所示为质点 的振动图象，下列叙述正确的是
A. 质点在 时速度向上
B. 质点在 时速度向下
C. 质点在 时和在 时速度相同
D. 质点在 时和在 时速度相同
二、填空题（共4小题；共30分）
11. 物体（或物体的一部分）在某一 所做的往复运动叫做机械振动。
12. 如图所示是弹簧振子的实物示意图和其做简谐运动的图象， 、 间距为 ，根据乙图可以判断小球在甲图中的位置和速度方向，则 末小球在甲图中 位置上；在 末小球在甲图中 位置上，且速度方向沿 ；在 末小球正在从 点向 点运动。
13. 如图甲所示，李辉、张伟两人合作，模拟振动曲线的记录.先在白纸中央画一条直线 使它平行于纸的长边，作为图象的横坐标轴.李辉用铅笔尖在白纸上沿垂直于 的方向振动，张伟沿 的方向匀速拖动白纸，纸上就画出了一条描绘笔尖振动情况的曲线，如图乙所示.李辉保持铅笔尖的振动情况不变，张伟改变拖动白纸的速度，在纸上画出了另一条振动曲线，如图丙所示.乙、丙两条曲线相比，拖动白纸速度较大的是 。
14. 图 为一弹簧振子的振动图象，规定向右的方向为正方向，图 为弹簧振子的示意图，弹簧振子在 、 之间运动， 是振动的平衡位置，试根据图象分析以下问题：
（）如图 所示，振子振动的起始位置是 （填“”、“”或“”），从初始位置开始，振子向 （填“左”或“右”）运动。
（）在图 中，找出图象中的 、 、 、 点各对应振动过程中的哪个位置 对应 ， 对应 ， 对应 ， 对应 。
（）在 时，振子的速度方向与 时速度方向 （填“相同”或“相反”）。
（）振子在前 内的位移等于 。
三、解答题（共3小题；共39分）
15. 如何判断物体是否做简谐运动
16. 如图所示是某质点做简谐运动的振动图象，根据图象中的信息，回答下列问题：
（1）质点在第 末的位移是多少
（2）质点在第 内的位移是多少
（3）在前 内的路程是多少
17. 如图，简谐运动的图象上有 、 、 、 、 、 里六个点，其中：
（1）与 点位移相同的点有哪些
（2）与 点速度相同的点有哪些
（3）图象上从 点到 点，质点经过的路程为多少
答案
第一部分
1. D
【解析】简谐运动的位移随时间变化的关系遵从正弦函数规律，表达式为 ，小球运动的位移随时间的变化不遵从正弦函数的规律，所以不是简谐运动；
机械振动是指物体或质点在其平衡位置附近所做的有规律的往复运动，小球的运动也不符合，故小球在两平面间的运动不是简谐运动，也不是机械振动。故选D。
2. D
【解析】A、B、C三图所示质点均在某一位置附近做往复运动，均为机械振动；而D所示的质点没有往复运动过程，不属于机械振动。
3. A
【解析】弹簧振子的运动是简谐运动，但简谐运动并不都是弹簧振子的运动，A正确，B错误；匀速直线运动是最简单的机械运动，而简谐运动是最简单、最基本的一种机械振动，其运动的加速度时刻变化，故C、D均错误。
4. A
【解析】振子在 点时开始计时，其位移为正向最大，并按正弦规律变化，故选项A正确。
5. B
【解析】平衡位置是物体可以静止的位置，所以应与受力有关，与是否为振动范围的中心位置无关，如乒乓球竖直落在台上的运动是一个机械振动，显然其运动过程的中心位置不是其平衡位置，所以 A 不正确；
位移是以平衡位置为初始点，到物体所在位置的有向线段，位移随时间而变，物体偏离平衡位置最远时，振动物体的位移最大，所以只有选项 B 正确。
6. C
【解析】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，选项C正确。
7. C
【解析】设弹簧劲度系数为 ，位移与加速度方向相反，由牛顿第二定律得 ，故C项正确。
8. C
【解析】振动的周期是 ，而频闪的周期是 ，所以在一个周期内有三幅不同的照片；
振动的周期是 ，则角频率：
时刻对应的角度：
时刻对应的角度：
可知，在 和 时刻小球将出现在同一个位置，都在平衡位置的右侧，所以在周期为 的频闪光源照射下见到图象可能是C图，ABD图都是不可能的。
9. B
【解析】振动图象表示振子位移随时间变化的规律，并不是振子运动的实际轨迹，B对，A、C错。由于图象不是质点的运动轨迹，因此切线的方向并不表示速度的方向，D错。
10. D
【解析】根据振动图象“上坡上振，下坡下振”，质点在 时速度向下，故A错误；
质点在 时处于负向最大位移处，速度为零，故B错误；
根据振动图象“上坡上振，下坡下振”，质点在 时速度方向向上， 时速度方向向下，根据对称性，速度大小相等，方向相反，故C错误；
根据振动图象“上坡上振，下坡下振”，质点在 时和 时速度方向均向下，根据对称性，速度大小相等，故D正确。
第二部分
11. 中心位置两侧
12. 点； 点； 轴反方向；；
13. 乙
14. （）；右
（）；；；
（）相反
（）
【解析】（）由 图象知，在 时，振子在平衡位置，故起始位置为 ；从 时刻开始，振子向正方向运动，即向右运动。
（）由 图象知： 点、 点对应平衡位置 点， 点在正的最大位移处，对应 点； 点在负的最大位移处，对应 点。
（） 时，图线斜率为负，即速度方向为负方向； 时，斜率为正，速度方向为正方向.故两时刻速度方向相反。
（） 末振子回到平衡位置，故位移为零.
第三部分
15. 简谐运动是一种最简单、最基本的机械振动，物体做简谐运动时所受回复力的大小与物体相对于平衡位置的位移大小成正比，方向相反，即 。物体做简谐运动的位移、速度、加速度都随时间按正弦或余弦规律变化。
判断一个物体的振动是否为简谐运动的依据，就是看它所受的回复力是否符合 。一般过程为：先确定物体的平衡位置，然后设物体偏离平衡位置一小段位移 ，分析这时物体的受力，求出其合力，看是否满足 的条件，其中 只要是一个不变的定值就行了，不一定指弹簧的劲度系数。
16. （1）
【解析】由 图象可以读出 末质点的位移为零。
（2）
【解析】质点的最大位移在前 发生在 末和 末，故第 内，位移为 。
（3）
【解析】前 质点正好完成一个往复的全振动。先朝正方向运动了距离为 的一个来回，又在负方向上进行了一个 距离的来回，总路程为 。
17. （1） 、 、 三点
【解析】分析图象可得 、 、 、 的位移均为 。 、 点的位移都是 ，故与 点位移相同的点有 、 、 三点。
（2） 点和 点
【解析】由（1）可知，图象上的 、 、 、 点对应质点运动到同一位置，图象上的 、 点对应质点运动到关于 点对称的另一位置，故以上 个点的速度大小相等。再结合图象可以判断 、 、 、 、 、 ， 个点的运动方向分别为向上、向下、向下、向上、向上和向下。故与 点有相同速度的点为 点和 点。
（3）
【解析】图象上从 点到 点，对应质点从正方向 处先是来到 处又返回到 处，通过的路程为 。从 点到 点，对应质点从正方向 处经平衡位置运动到负方向 处，通过的路程也为 ，故从 点到 点总共通过的路程为 。
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