2.2简谐运动的描述 同步练习 （word版含答案）

2.2简谐运动的描述同步练习2021—2022学年高中物理粤教版（2019）选择性必修第一册
一、选择题（共15题）
1．一弹簧振子在水平方向振动，则当振子远离中心位置时，逐渐增大的是（　　）
A．弹性势能 B．重力势能 C．动能 D．机械能
2．下列关于简谐运动的说法中正确的是（ ）
A．位移减小时，加速度减小，速度也减小
B．位移方向总跟加速度方向相反，跟速度方向相同
C．水平弹簧振子从平衡位置开始朝左运动时，加速度方向跟速度方向相同，朝右运动时，加速度方向跟速度方向相反
D．物体的运动方向指向平衡位置时，速度方向跟位移方向相反；背向平衡位置时，速度方向跟位移方向相同
3．某物体在做机械振动，表征其振动快慢的物理量是（　　）
A．振幅 B．周期
C．速度 D．加速度
4．如图所示，对做简谐运动的弹簧振子m的受力分析，正确的是(　　)
A．重力、支持力、弹簧的弹力
B．重力、支持力、弹簧的弹力、回复力
C．重力、支持力、回复力、摩擦力
D．重力、支持力、摩擦力
5．一弹簧振子做简谐振动，在t=0时位移为零，它的能量E随时间t的变化关系示意图如图所示，其中正确的是（　　）
A． B．
C． D．
6．如图为某质点的振动图像，下列判断正确的是（　　）
A．质点的振幅为10cm
B．质点的周期为4s
C．t＝4s时质点的速度为0
D．t＝7s时质点的加速度为0
7．有一个弹簧振子，振幅为，周期为，初始时具有负方向的最大加速度，则它的振动方程是（　　）
A． B．
C． D．
8．如图所示，质量为m的物体A放置在质量M的物体B上，B与弹簧相连，它们一起在光滑水平面上作简谐运动，振动过程中A、B之间无相对运动，设弹簧劲度系数为k，当物体离开平衡位置的位移x时，AB间摩擦力的大小等于（　　）
A．0 B．kx C． D．
9．如图所示，一绝缘轻质弹簧两端连接两个带有等量正电荷的小球A、B，小球B固定在斜面上，小球A放置在光滑斜面上，初始时小球A处于静止状态，若给小球A一沿弹簧轴线方向的瞬时冲量，小球A在运动过程中，弹簧始终在弹性限度范围内。则（　　）
A．初始小球A处于静止状态时，弹簧一定处于拉伸状态
B．给小球A瞬时冲量后，小球A将在斜面上做简谐运动
C．给小球A瞬时冲量后，小球A沿斜面向上运动到最高点时，加速度方向一定沿斜面向下
D．给小球A瞬时冲量后，小球A沿斜面向上运动过程中，减小的电势能一定等于小球增加的机械能
10．光滑水平面内的弹簧振子做简谐运动，经过半个周期，振子（　　）
A．动量一定不变 B．速度一定不变
C．加速度一定不变 D．动能一定不变
11．一质点做简谐运动，则下列说法中正确的是（ ）
A．若位移为负值，则速度一定为正值，加速度也一定为正值
B．质点通过平衡位置时，速度为零，加速度最大
C．质点每次通过平衡位置时，加速度不一定相同，速度也不一定相同
D．质点每次通过同一位置时，其速度不一定相同，但加速度一定相同
12．如图所示，振子在之间做简谐运动，是平衡位置，是的中点．已知振子经向右第一次运动到所用的时间为，经向右第一次运动到所用的时间为，以下说法正确的是（ ）
A． B． C． D．周期为
13．如图所示,质量为mA的物块A用不可伸长的细线吊着,在A的下方用弹簧连着质量为mB的物块B,开始时静止不动.现在B上施加一个竖直向下的力F,缓慢拉动B使之向下运动一段距离后静止,弹簧始终在弹性限度内,希望撤去力F后,B向上运动并能顶起A,则力F的最小值是 ( )
A．
B．
C．
D．
14．如图所示的弹簧振子在A、B之间做简谐运动，O为平衡位置，则下列说法不正确的是（ ）
A．振子的位移增大的过程中，弹力做负功
B．振子的速度增大的过程中，弹力做正功
C．振子的加速度增大的过程中，弹力做正功
D．振子从O点出发到再次回到O点的过程中，弹力做的总功为零
15．一弹簧振子沿水平方向放置，取向右为正方向，其振动图像如图所示。由图可知（　　）
A．t=1.0s时振子的速度为零，加速度为正的最大值
B．在1.0s~1.5s内振子的速度增加，加速度为负值
C．在2.0s~2.5s内振子的速度减小，加速度为负值
D．t=2.5s时振子的速度为零，加速度为负的最大值
二、填空题（共4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．如图所示，一个质点在平衡位置O点附近做简谐运动，B、C两点分别为质点振动过程中的最大位移处，若从O点开始计时，经过3s质点第一次经过M点，再继续运动,又经过0.3s它第二次经过M点，则再经过__________s该质点第三次经过M点。
18．如图甲，弹簧振子在BC间振动，O为BC的中点，若取水平向右为正方向，其振动图像如图乙所示，可知，BC间距离为_________，从开始，经过_____振子第二次到B点．
19．已知弹簧振子做简谐运动时的周期公式为T=2，其中T是简谐运动的周期，k是轻质弹簧的劲度系数，m是振子的质量，莱芜第一中学的学生尚清北以该公式为原理设计了测量轻质弹簧劲度系数k的实验装置（如图所示），图中S是光滑水平面，L是轻质弹簧，Q是带夹子的金属盒；P是固定于盒上的遮光片，利用该装置和光电计时器能测量金属盒振动时的频率。
（1）实验时配备一定数量的的砝码，将它们中的一个或几个放入金属盒内可改变振子的质量，从而可以进行多次实验。
（2）通过实验尚清北同学测得了振动频率f和振子质量m的多组实验数据，他想利用函数图像处理这些数据，若以振子质量m为直角坐标系的横坐标，则为了简便地绘制函数图像，较准确地求得k，应以______为直角坐标系的纵坐标。
（3）若在记录振子质量的数据时未将金属盒质量m0考虑在内，振动频率f的数据记录准确，利用现有的这些数据结合上述图像，能否准确地求得轻质弹簧L的劲度系数k？______（填“能”或“不能”），图线上取两点（m1，）和（m2，），则可求出劲度系数k=______。
三、综合题（共4题）
20．某同学设计了一个测物体质量的装置，如图所示，其中P是光滑水平面，k是轻质弹簧的劲度系数，A是质量为M的带夹子的标准质量金属块，Q是待测物体的质量．已知该装置的弹簧振子做简谐运动的周期为T＝2π，其中，m是振子的质量，k是与弹簧的劲度系数有关的常数．当只有A物体振动时，测得其振动周期为T1，将待测物体Q固定在A上后振动周期为T2，则待测物体的质量为多少？这种装置比天平优越之处是什么？
21．两木块A、B质量分别为m、2m，用劲度系数为k的轻弹簧连在一起，放在水平地面上，如图所示，用外力将木块A压下一段距离静止，释放后A做简谐运动，在A振动过程中，木块B刚好未离开地面。求：
（1）木块A的最大加速度；
（2）A的振幅；
（3）最初下压的外力是多大？
22．如图甲所示，质量为m的小球悬挂在一根劲度系数为k的轻质弹簧下端，静止后小球所在的位置为O点。取O点为坐标原点，竖直向下为x轴正方向建立坐标系。现将小球从O点向下拉一小段距离A，然后释放。已知重力加速度为g，小球在运动过程中弹簧始终在弹性限度内，不计空气阻力。
(1)请证明：小球做简谐运动。
(2)从小球在位移A处释放开始计时，请在图乙坐标系中定性画出小球在一个周期内的位移-时间图像。
(3)求小球在做简谐运动过程中的加速度a与位移x的表达式，并在图丙中画出小球的a-x图像。
23．一个弹簧振子做简谐运动，频率为，振幅为.当振子具有最大正向速度的瞬时开始计时，在图画出振动图像.
( )
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．A
2．D
3．B
4．A
5．A
6．B
7．A
8．D
9．C
10．D
11．D
12．B
13．A
14．C
15．B
16． 全振动 全振动
17．12.3s或3.9s
18． 2 3.5
19． 能
20．M；测量误差小
21．（1）；（2）；（3）
22．
(1)取竖直向下为正方向．物体静止在O点时
kx0=mg
将物体从O点向下拉离的距离为x时，弹簧的弹力大小 k（x0+x）
物体振动的回复力大小为
F=k（x0+x）-mg=kx
回复力方向竖直向下，与位移方向相反，则位移为x时有
F=-kx
符合简谐运动的特征，所以物体做简谐运动．
(2)从小球在位移A处释放开始计时，小球的位移时间图像如图所示
(3)由牛顿第二定律可知
则做出a-x图像如图
23．
答案第1页，共2页