2.3简谐振动的回复力和能量同步练习（word版含答案）
文档属性
| 名称 | 2.3简谐振动的回复力和能量同步练习（word版含答案） |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 344.0KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-02-19 21:39:45 | ||
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文档简介
2.3简谐振动的回复力和能量同步练习2021—2022学年高中物理人教版（2019）选择性必修第一册
一、选择题（共15题）
1．关于在水平方向做简谐运动的弹簧振子，下述说法中正确的是（ ）
A．振子在最大位移处时，加速度一定相同
B．振子每次通过平衡位置时，速度一定相同
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，动能和动量均相同
2．一个小球与弹簧连接套在光滑水平细杆上，在间做简谐运动，点为的中点。以点为坐标原点，水平向右为正方向建立坐标系，得到小球振动图像如图所示。下列结论正确的是（ ）
A．小球振动的频率是
B．时，小球在位置
C．小球在通过位置时，速度最大
D．如果小球的振幅增大，则振动周期也增大
3．如图所示为某弹簧振子在0~5s内的振动图象，由图可知，（ ）
A．在0~1s内，振子做负向加速运动
B．第2s末振子的加速度和速度均为0
C．第3s末振子的加速度为正向的最大值
D．在1~3s内 ，速度方向没有发生变化
4．质点做简谐振动的位移x随时间t变化的规律如图所示，该质点在t1与t2时刻
A．位移相同 B．速度相同 C．加速度相同 D．回复力相同
5．把一个小球套在光滑细杆上，球与轻弹簧相连组成弹簧振子，小球沿杆在水平方向做简谐运动，它围绕平衡位置O在A、B间振动，如图所示，下列结论正确的是（ ）
A．小球在O位置时，动能最大，加速度最小
B．小球在A、B位置时，动能最大，加速度最大
C．小球从A经O到B的过程中，回复力一直做正功
D．小球从B到O的过程中，振动的能量不断增加
6．关于简谐运动的理解，下列说法中正确的是（ ）
A．简谐运动是匀变速运动
B．周期、频率是表征物体做简谐运动快慢程度的物理量
C．位移减小时，加速度增大，速度减小
D．位移的方向总是跟加速度的方向相反，跟速度的方向相同
7．如图所示，自由下落的小球，从它接触到竖直放置的轻质弹簧开始，一直到弹簧被压缩到 最短的过程中，下列说法正确的是
A．小球的动能先增大后减小
B．小球在刚接触弹簧时动能最大
C．小球的机械能守恒
D．小球的动能和弹簧的弹性势能之和不变
8．如图甲所示，金属小球用轻弹簧连接在固定的光滑斜面顶端．小球在斜面上做简谐运动，到达最高点时，弹簧处于原长．取沿斜面向上为正方向，小球的振动图像如图乙所示．则
A．弹簧的最大伸长量为4m
B．t=0.2s时，弹簧的弹性势能最大
C．t=0.2s到t=0.6s内，小球的重力势能逐渐减小
D．t=0到t=0.4s内，回复力的冲量为零
9．用频闪照片法研究弹簧振子的振动将拍摄的影像按时间先后从左到右依次排布，如图所示，下面说法正确的是（ ）
A．这是一个波形图
B．图中A影像表示振子正向右运动
C．图中A影像表示振子正向上运动
D．图中A影像表示振子的加速度正在减小
10．如图所示，虚线和实线分别为甲、乙两个弹簧振子做简谐运动的图像。已知甲、乙两个振子质量相等，则（ ）
A．甲、乙两振子的振幅之比为1：2
B．甲、乙两振子的频率之比为1：2
C．前2s内甲振子的加速度先为正值后为负值
D．第2s末甲的速度达到最大，乙的加速度达到最大
11．一弹簧振子在光滑水平杆上做简谐运动，已知O为平衡位置，a、b为关于O的两个对称位置，则振子在经过a、b两点时（ ）
A．所受弹簧弹力一定相同
B．相对平衡位置的位移一定相同
C．速度一定相同
D．弹簧的弹性势能一定相同
12．如图所示，一轻弹簧与质量为m的物体组成弹簧振子，物体在同一条竖直线上的A、B两点间做简谐运动，O为平衡位置，C为AO的中点，振子的周期为T。t=0时刻物体恰经过C点并向上运动，则（ ）
A．物体运动到O点时，弹簧弹力为零
B．时刻，物体运动到C点，且向下运动。
C．时刻，物体运动到O、B之间，且向下运动
D．时间内，物体所受回复力的冲量为零
13．如图所示，质量为的物块A放置在光滑水平桌面上，右侧连接一固定于墙面的水平轻绳，左侧通过一倾斜轻绳跨过光滑定滑轮与一竖直轻弹簧相连。现将质量为的钩码B挂于弹簧下端，当弹簧处于原长时，将B由静止释放，当B下降到最低点时（未着地），A对水平桌面的压力刚好为零，此时A左边轻绳与水平方向夹角为。轻绳不可伸长，弹簧始终在弹性限度内，物块A始终处于静止状态。以下判断正确的是（ ）
A．
B．
C．在B从释放位置运动到最低点的过程中，所受合力对B先做负功后做正功
D．在B从释放位置运动到速度最大的过程中，B克服弹簧弹力做的功等于B动能的增加量
14．如图所示为某弹簧振子在0～5 s内的振动图象，由图可知，下列说法中正确的是（ ）
A．振动周期为5 s，振幅为8 cm
B．第2 s末振子的速度为零，加速度为负向的最大值
C．第3 s末振子的速度为正向的最大值
D．从第1 s末到第2 s末振子在做加速运动
15．在科幻电影《全面回忆》中有一种地心车，无需额外动力就可以让人在几十分钟内到达地球的另一端，不考虑地球自转的影响、车与轨道及空气之间的摩擦，乘客和车的运动为简谐运动，下列说法正确的是（ ）
A．乘客做简谐运动的回复力是由车对人的支持力提供的
B．乘客向地心运动时速度增大、加速度增大
C．乘客只有在地心处才处于完全失重状态
D．乘客所受地球的万有引力大小与到地心的距离成正比
二、填空题（共4题）
16．简谐运动的能量特点
在简谐运动中，振动系统的机械能______，而在实际运动中都有一定的能量损耗，因此简谐运动是一种______的模型．
17．某质点在竖直方向上做简谐运动，规定竖直向上为正方向，质点的振动图像如图所示，则质点在10 S时的速度方向为_________ (选填“竖直向上”或“竖直向下")，0.5～1.5 s时间内的位移为______cm，0～s内运动的路程为_________cm．
18．如图所示，弹簧一端固定在天花板上，另一端挂一质量为m的物体，今托住物体使弹簧没有发生形变然后将物体无初速度释放而做简谐运动，在物体从开始运动到最低点的过程中物体的重力势能________，弹簧弹性势能________，物体动能________，(填“增大”或“减小”)而总的机械能________．
19．一个质点经过平衡位置O，在A、B间做简谐运动如图（1），设向右为正方向 ，它的振动图象如图（2），则OB距离为______，第0.2s末质点的速度方向_______，加速度大小为_____，第0.4s末质点的加速度方向_______，质点从O运动到B再到A需时间t=_______，在第4s内完成_______次全振动。
三、综合题（共4题）
20．如图所示，光滑槽的半径R远大于小球运动的弧长，现有一个小球（可视为质点），由静止释放，小球在往复运动过程中能量是如何转化的？请定性分析小球的回复力。
21．如图所示为一弹簧振子的振动图象，试完成以下问题：
（1）写出该振子简谐运动的表达式．
（2）在第2s末到第3s末这段时间内，弹簧振子的加速度、速度、动能和弹性势能各是怎样变化的？
（3）该振子在前100s的总位移是多少？路程是多少？
22．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？
23．一质点沿x轴做简谐运动，其振动图像如图所示，试在图中标出A、C、F对应时刻的速度方向，在B、D、E对应时刻的加速度方向.
( )
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．C
2．C
3．A
4．B
5．A
6．B
7．A
8．C
9．D
10．D
11．D
12．C
13．B
14．C
15．D
16． 守恒 理想化
17． 竖直向上 -80
18． 减小 增大 先增大后减小 不变
19． 2cm 向左 0 向右 0.6s 5
20．
设小球从A静止释放，如图
从，小球的重力势能转化为动能，从，动能转化为重力势能，从，小球的重力势能转化为动能，从，动能转化为重力势能，周而复始，其中小球在O点速度最大，在A、B点速度为零；
在运动过程中小球的回复力，由小球重力沿圆弧切线方向的分力提供。
21．（1）该振子简谐运动的表达式x="Asinωt=5sin0.5πt" cm．
（2）在第2s末到第3s末这段时间内，弹簧振子的位移负向逐渐增大，速度减小，动能减小，弹性势能增大，加速度逐渐增大
（3）该振子在前100s的总位移为零，路程为5m
22．(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
23．
答案第1页，共2页
一、选择题（共15题）
1．关于在水平方向做简谐运动的弹簧振子，下述说法中正确的是（ ）
A．振子在最大位移处时，加速度一定相同
B．振子每次通过平衡位置时，速度一定相同
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，动能和动量均相同
2．一个小球与弹簧连接套在光滑水平细杆上，在间做简谐运动，点为的中点。以点为坐标原点，水平向右为正方向建立坐标系，得到小球振动图像如图所示。下列结论正确的是（ ）
A．小球振动的频率是
B．时，小球在位置
C．小球在通过位置时，速度最大
D．如果小球的振幅增大，则振动周期也增大
3．如图所示为某弹簧振子在0~5s内的振动图象，由图可知，（ ）
A．在0~1s内，振子做负向加速运动
B．第2s末振子的加速度和速度均为0
C．第3s末振子的加速度为正向的最大值
D．在1~3s内 ，速度方向没有发生变化
4．质点做简谐振动的位移x随时间t变化的规律如图所示，该质点在t1与t2时刻
A．位移相同 B．速度相同 C．加速度相同 D．回复力相同
5．把一个小球套在光滑细杆上，球与轻弹簧相连组成弹簧振子，小球沿杆在水平方向做简谐运动，它围绕平衡位置O在A、B间振动，如图所示，下列结论正确的是（ ）
A．小球在O位置时，动能最大，加速度最小
B．小球在A、B位置时，动能最大，加速度最大
C．小球从A经O到B的过程中，回复力一直做正功
D．小球从B到O的过程中，振动的能量不断增加
6．关于简谐运动的理解，下列说法中正确的是（ ）
A．简谐运动是匀变速运动
B．周期、频率是表征物体做简谐运动快慢程度的物理量
C．位移减小时，加速度增大，速度减小
D．位移的方向总是跟加速度的方向相反，跟速度的方向相同
7．如图所示，自由下落的小球，从它接触到竖直放置的轻质弹簧开始，一直到弹簧被压缩到 最短的过程中，下列说法正确的是
A．小球的动能先增大后减小
B．小球在刚接触弹簧时动能最大
C．小球的机械能守恒
D．小球的动能和弹簧的弹性势能之和不变
8．如图甲所示，金属小球用轻弹簧连接在固定的光滑斜面顶端．小球在斜面上做简谐运动，到达最高点时，弹簧处于原长．取沿斜面向上为正方向，小球的振动图像如图乙所示．则
A．弹簧的最大伸长量为4m
B．t=0.2s时，弹簧的弹性势能最大
C．t=0.2s到t=0.6s内，小球的重力势能逐渐减小
D．t=0到t=0.4s内，回复力的冲量为零
9．用频闪照片法研究弹簧振子的振动将拍摄的影像按时间先后从左到右依次排布，如图所示，下面说法正确的是（ ）
A．这是一个波形图
B．图中A影像表示振子正向右运动
C．图中A影像表示振子正向上运动
D．图中A影像表示振子的加速度正在减小
10．如图所示，虚线和实线分别为甲、乙两个弹簧振子做简谐运动的图像。已知甲、乙两个振子质量相等，则（ ）
A．甲、乙两振子的振幅之比为1：2
B．甲、乙两振子的频率之比为1：2
C．前2s内甲振子的加速度先为正值后为负值
D．第2s末甲的速度达到最大，乙的加速度达到最大
11．一弹簧振子在光滑水平杆上做简谐运动，已知O为平衡位置，a、b为关于O的两个对称位置，则振子在经过a、b两点时（ ）
A．所受弹簧弹力一定相同
B．相对平衡位置的位移一定相同
C．速度一定相同
D．弹簧的弹性势能一定相同
12．如图所示，一轻弹簧与质量为m的物体组成弹簧振子，物体在同一条竖直线上的A、B两点间做简谐运动，O为平衡位置，C为AO的中点，振子的周期为T。t=0时刻物体恰经过C点并向上运动，则（ ）
A．物体运动到O点时，弹簧弹力为零
B．时刻，物体运动到C点，且向下运动。
C．时刻，物体运动到O、B之间，且向下运动
D．时间内，物体所受回复力的冲量为零
13．如图所示，质量为的物块A放置在光滑水平桌面上，右侧连接一固定于墙面的水平轻绳，左侧通过一倾斜轻绳跨过光滑定滑轮与一竖直轻弹簧相连。现将质量为的钩码B挂于弹簧下端，当弹簧处于原长时，将B由静止释放，当B下降到最低点时（未着地），A对水平桌面的压力刚好为零，此时A左边轻绳与水平方向夹角为。轻绳不可伸长，弹簧始终在弹性限度内，物块A始终处于静止状态。以下判断正确的是（ ）
A．
B．
C．在B从释放位置运动到最低点的过程中，所受合力对B先做负功后做正功
D．在B从释放位置运动到速度最大的过程中，B克服弹簧弹力做的功等于B动能的增加量
14．如图所示为某弹簧振子在0～5 s内的振动图象，由图可知，下列说法中正确的是（ ）
A．振动周期为5 s，振幅为8 cm
B．第2 s末振子的速度为零，加速度为负向的最大值
C．第3 s末振子的速度为正向的最大值
D．从第1 s末到第2 s末振子在做加速运动
15．在科幻电影《全面回忆》中有一种地心车，无需额外动力就可以让人在几十分钟内到达地球的另一端，不考虑地球自转的影响、车与轨道及空气之间的摩擦，乘客和车的运动为简谐运动，下列说法正确的是（ ）
A．乘客做简谐运动的回复力是由车对人的支持力提供的
B．乘客向地心运动时速度增大、加速度增大
C．乘客只有在地心处才处于完全失重状态
D．乘客所受地球的万有引力大小与到地心的距离成正比
二、填空题（共4题）
16．简谐运动的能量特点
在简谐运动中，振动系统的机械能______，而在实际运动中都有一定的能量损耗，因此简谐运动是一种______的模型．
17．某质点在竖直方向上做简谐运动，规定竖直向上为正方向，质点的振动图像如图所示，则质点在10 S时的速度方向为_________ (选填“竖直向上”或“竖直向下")，0.5～1.5 s时间内的位移为______cm，0～s内运动的路程为_________cm．
18．如图所示，弹簧一端固定在天花板上，另一端挂一质量为m的物体，今托住物体使弹簧没有发生形变然后将物体无初速度释放而做简谐运动，在物体从开始运动到最低点的过程中物体的重力势能________，弹簧弹性势能________，物体动能________，(填“增大”或“减小”)而总的机械能________．
19．一个质点经过平衡位置O，在A、B间做简谐运动如图（1），设向右为正方向 ，它的振动图象如图（2），则OB距离为______，第0.2s末质点的速度方向_______，加速度大小为_____，第0.4s末质点的加速度方向_______，质点从O运动到B再到A需时间t=_______，在第4s内完成_______次全振动。
三、综合题（共4题）
20．如图所示，光滑槽的半径R远大于小球运动的弧长，现有一个小球（可视为质点），由静止释放，小球在往复运动过程中能量是如何转化的？请定性分析小球的回复力。
21．如图所示为一弹簧振子的振动图象，试完成以下问题：
（1）写出该振子简谐运动的表达式．
（2）在第2s末到第3s末这段时间内，弹簧振子的加速度、速度、动能和弹性势能各是怎样变化的？
（3）该振子在前100s的总位移是多少？路程是多少？
22．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？
23．一质点沿x轴做简谐运动，其振动图像如图所示，试在图中标出A、C、F对应时刻的速度方向，在B、D、E对应时刻的加速度方向.
( )
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．C
2．C
3．A
4．B
5．A
6．B
7．A
8．C
9．D
10．D
11．D
12．C
13．B
14．C
15．D
16． 守恒 理想化
17． 竖直向上 -80
18． 减小 增大 先增大后减小 不变
19． 2cm 向左 0 向右 0.6s 5
20．
设小球从A静止释放，如图
从，小球的重力势能转化为动能，从，动能转化为重力势能，从，小球的重力势能转化为动能，从，动能转化为重力势能，周而复始，其中小球在O点速度最大，在A、B点速度为零；
在运动过程中小球的回复力，由小球重力沿圆弧切线方向的分力提供。
21．（1）该振子简谐运动的表达式x="Asinωt=5sin0.5πt" cm．
（2）在第2s末到第3s末这段时间内，弹簧振子的位移负向逐渐增大，速度减小，动能减小，弹性势能增大，加速度逐渐增大
（3）该振子在前100s的总位移为零，路程为5m
22．(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
23．
答案第1页，共2页