2022-2023学年第二学期高二物理选择性必修一 2.2 简谐运动的描述 过关检测
一、单选题
1.(2020高二下·双滦月考)一个弹簧振子在AB间做简谐运动,O是平衡位置以某时刻作为计时零点(t=0),经过1/4周期,振子具有正方向的最大加速度.那么以下几个振动图中哪一个正确地反映了振子的振动情况?( )
A. B.
C. D.
2.(2022高二下·遂宁期末)一水平弹簧振子作简谐运动,从某时刻开始计时,其振动图像如图所示,则下列说法正确的是( )
A.振子计时起点位置是平衡位置
B.图中振子振动方程为cm
C.t=0s时振子振动方向沿x轴向上,速度增大
D.振子在1s时的位移为2cm,速度最大,加速度最大且向指向平衡位置
3.(2022高二下·番禺期末)扬声器是语音和音乐的播放装置,在生活中无处不在。如图所示是扬声器纸盆中心做简谐运动的振动图像,下列判断正确的是( )
A.时刻纸盆中心的位移最大
B.时刻纸盆中心的加速度最大
C.在之间纸盆中心的速度方向不变
D.纸盆中心做简谐运动的方程为
4.(2022高二下·金华期末)如图甲所示,轻质弹簧下端固定在水平地面上,上端连接一轻质薄板。t=0时刻,一质量为m的物块从其正上方某处由静止下落,落至薄板上后和薄板始终粘连,其位置随时间变化的图像(x-t)如图乙所示,其中t=0.2s时物块刚接触薄板。弹簧形变始终在弹性限度内,空气阻力不计,则( )
A.当物块开始简谐运动后,振动周期为0.4s
B.t=0.4s时弹簧的弹力小于2mg
C.从0.2s到0.4s的过程中物块加速度先变小再变大
D.若增大物块自由下落的高度,则物块与薄板粘连后简谐运动的周期增大
5.(2022高二下·砚山月考)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象,则下列说法正确的是( )
A.任意时刻,甲振子的位移都比乙振子的位移大
B.t=0时,甲、乙两振子的振动方向相反
C.前2s内,甲、乙两振子的加速度均为正值
D.第2s末,甲的加速度达到其最大值,乙的速度达到其最大值
6.(2022高二下·湖北月考)手抓住绳的一端上下振动,产生沿绳传播的机械波,改变手的振动频率,某时刻的波形图如图所示,则下列说法正确的是( )
A.随着手的振动频率改变,绳波的波长逐渐增大
B.随着手的振动频率改变,绳波的波速逐渐增大
C.随着手的振动频率改变,绳波的波速逐渐减小
D.手的振动频率在逐渐增大
二、多选题
7.(2022高二下·龙岩期末)一列简谐横波在时的波形图如图甲所示,P、Q是介质中的两个质点。图乙是质点Q的振动图像。则下列说法正确的是( )
A.波速为9cm/s
B.波沿x轴负方向传播
C.质点P的平衡位置坐标为3cm
D.质点Q再经过沿传播方向平移了3cm
8.(2022高二下·宁德期末)如图(a)所示,一根水平张紧的弹性长绳上有等间距的、、O、P、Q为质点,相邻两质点间距离为。时刻O质点从平衡位置开始沿y轴正方向振动,并产生分别向左、向右传播的波,O质点的振动图像如图(b)所示,在O质点第一次到达正方向最大位移的时刻,P质点刚开始振动,则( )
A.当波在绳中传播时,波速为
B.若O质点振动加快,波的传播速度变大
C.、P两质点间距离为半个波长,因此它们的振动步调始终相反
D.当质点第一次到达负向最大位移时,O质点已经通过路程
9.(2022高二下·昆明期末)一简谐横波在同一均匀介质中沿x轴正方向传播,A、B是x轴上的两质点,波源的平衡位置在坐标原点。时刻波源开始振动,时波刚好传到质点A,波形如图所示。下列说法正确的是( )
A.这列波的波速大小为2m/s
B.波源开始振动的方向沿y轴正方向
C.时,质点B第一次位于波谷
D.时,A,B两质点速度方向相同
10.(2021高二下·洛阳期末)如图所示,一弹簧振子沿x轴做简谐运动,平衡位置在坐标原点O。t=0时振子的位移为-0.1m,t=1s时位移为0.1m,则下列判断正确的是( )
A.若振幅为0.1m,振子的周期可能为 s
B.若振幅为0.1m,振子的周期可能为2s
C.若振幅为0.2m,振子的周期可能为4s
D.若振幅为0.2m,振子的周期可能为6s
三、综合题
11.(2021高二下·天津期末)一列简谐横波在t=0时的波形图如图所示。介质中x=2m处的质点P沿y轴方向做简谐运动的表达式为y=8sin(2πt)(y的单位为cm)。求:
(1)这列波的波长与振幅;
(2)这列波的波速大小及传播方向。
12.(2021高二下·丰台期中)学习了单摆的知识后,小刚尝试自己来通过实验动手绘制一个单摆的位移-时间图样。如图甲所示,他在细线下悬挂一个除去了柱塞的注射器,注射器内装上墨汁。当注射器摆动时,小刚沿着垂直于摆动的方向拖动木板,得到如图乙所示由O至A的一段图样,请完成以下问题:
(1)将得到的图样建立坐标系,横坐标代表什么物理量?纵坐标代表什么物理量?
(2)已知小刚以5cm/s的速率拖动木板,且测得OA间的直线距离为20cm,那么请你在丙图上将各坐标轴缺失信息标注完整;
(3)若小刚将拖动木板的速度加快为10cm/s,OA之间的图样将发生变化,请大致在丁图上画出变化后的图样。
答案解析部分
1.【答案】D
【知识点】简谐运动的表达式与图象
【解析】【解答】弹簧振子在AB间做简谐运动,O是平衡位置,经过1/4周期,振子具有正方向的最大加速度,其x-t图象上对应点的位移为负向最大,即在最低点,ABC不符合题意,D符合题意;
故答案为:D.
【分析】v-t图像上点的切线斜率表示加速度,经过1/4周期,振子具有正方向的最大加速度,即在该时刻斜率为正的最大值。
2.【答案】B
【知识点】简谐运动的表达式与图象
【解析】【解答】A.由图知,振子计时起点位置不是平衡位置,A不符合题意;
B.设图中振子振动方程为cm
当t=0时x=-1cm
当t=1s时
x=2cm
代入解得
所以图中振子振动方程为cm
B符合题意;
C.由图知,t=0s时振子振动方向沿x轴向下,速度减小,C不符合题意;
D.振子在1s时的位移为2cm,速度最小,加速度最大且向指向平衡位置,D不符合题意。
故答案为:B。
【分析】利用图像可以判别振子开始计时位置不是平衡位置;利用振子的坐标结合振动的表达式可以求出简谐振动的方程;利用图像可以判别振子振动的方向;当振子位移等于2cm时速度最小,加速度最大且指向平衡位置。
3.【答案】A
【知识点】简谐运动的表达式与图象
【解析】【解答】A.时刻纸盆中心的位移最大,A符合题意;
B.时刻纸盆中心位于平衡位置,加速度为零,B不符合题意;
C.在之间纸盆中心的速度方向先沿正方向再沿负方向,C不符合题意;
D.纸盆中心做简谐运动的方程为
D不符合题意。
故答案为:A。
【分析】利用其纸盆的位置可以判别位移的大小;利用其位移的大小可以判别加速度和速度的方向;利用其振幅和角速度的大小可以求出纸盆简谐运动的方程。
4.【答案】C
【知识点】简谐运动的表达式与图象;简谐运动
【解析】【解答】A.t=0.2s时物块刚接触薄板,落至薄板上后和薄板始终粘连,构成竖直方向的弹簧振子,并且从图像看,0.2s以后的图像为正弦函数曲线,B点为最低点,C点为最高点,故周期为
A不符合题意;
B.B点为最低点,C点为最高点,由对称性可知x=30cm为平衡位置,有则t=0.4s时即B点弹簧的弹力有
B不符合题意;
C.x=30cm为平衡位置加速度最小,则从0.2s到0.4s的过程中物块加速度先变小再变大,C符合题意;
D.弹簧振子的周期只与振动系统本身有关,与物块起始下落的高度无关,故物块与薄板粘连后振动周期不变,D不符合题意。
故答案为:C。
【分析】利用其物块的最低点和最高点对应的时刻可以求出运动的周期,利用其最低点位置可以判别弹力大于重力;利用其合力结合牛顿第二定律可以判别加速度的大小变化;当增加其物块下落的高度,其简谐运动的周期保持不变。
5.【答案】B
【知识点】简谐运动的表达式与图象
【解析】【解答】A.由图可知,部分时刻甲振子的位移比乙振子的位移小,A不符合题意;
B.t=0时,甲向y轴正方向振动、乙向y轴负方向振动,振子的振动方向相反,B符合题意;
C.前2s内,甲振子的加速度为负值,C不符合题意;
D.第2s末,甲的速度达到最大值,乙的加速度达到其最大值,D不符合题意。
故答案为:B。
【分析】利用其图像可以判别部分时刻其甲位移小于乙的位移;利用其质点的位置可以判别振动的方向;利用其位置可以判别振子加速度的方向;利用其振子的位置可以判别速度和加速度的大小。
6.【答案】D
【知识点】简谐运动的表达式与图象
【解析】【解答】由图可知随着手的振动频率改变,绳波的波长逐渐减小,但由于传播介质不变,所以波速不变,根据
可知手的振动频率逐渐增大,ABC不符合题意,D符合题意。
故答案为:D。
【分析】根据波传播的波长和速度的关系判断波速的大小,利用周期和频率的关系判断频率的变化情况。
7.【答案】B,C
【知识点】简谐运动的表达式与图象
【解析】【解答】A.由题图可知波的周期为2s,波长为36cm,则波速
A不符合题意;
B.由图乙可知时质点Q向下振动,根据同侧法可知,波沿x轴负方向传播,B符合题意;
C.设质点P平衡位置的x坐标分别为。由题图甲知,处
因此
C符合题意;
D.在时波形沿x轴负方向传播3m,但质点向下振动而不会随波迁移,D不符合题意;
故答案为:BC。
【分析】根据简谐波的图像以及简谐运动的图形 得出该波的波长以及该波的周期,结合波长和波速的关系得出该波传播的波速,利用波的传播方向以及质点的振动方向得出该波的传播方向,根据质点振动的周期性以及质点不随波迁移进行分析判断 。
8.【答案】A,D
【知识点】简谐运动的表达式与图象
【解析】【解答】A.由题可知,波长为,则波速为
A符合题意;
B.波速由介质决定,与频率无关,故O质点振动加快,波的传播速度不变,B不符合题意;
C.依题意,向左、向右传播的两列波关于y轴左右对称,步调总是相同,C不符合题意;
D.振动从O点传到Q′时,O质点已经振动半个周期,Q′起振方向向上,当Q′点振动第一次达到负向最大位移时,质点O已经了个周期,通过的路程为
D符合题意。
故答案为:AD。
【分析】根据该波的波长和周期的关系得出该波的波速,波速由介质决定,与频率无关,从而进行分析判断。
9.【答案】A,C
【知识点】简谐运动的表达式与图象;横波的图象
【解析】【解答】A.由图可知波的波长为
周期为
这列波的波速大小为
A符合题意;
B.由波的传播方向与质点振动方向的关系可知,波源开始振动的方向沿y轴负方向,B不符合题意;
C.质点B第一次位于波谷的时间为
C符合题意;
D.时波刚好传到质点A,则时,质点A振动了
所以在时,质点A正在向y轴负方向振动,波传播到B时,波源已经振动了
则时,质点B振动了
所以质点B正在向y轴正方向振动,D不符合题意。
故答案为:AC。
【分析】根据波传播的速度和周期的关系得出该波传播的速度,波的传播方向与质点振动方向的关系得出波源始振动的方向。
10.【答案】A,D
【知识点】简谐运动的表达式与图象;简谐运动
【解析】【解答】AB.若振幅为0.1m,说明该振子初始位置在波谷, 振子在波峰,则有
当 时,振子的周期为
当 时
当 时
A符合题意,B不符合题意;
CD.若该振子的振幅为0.2m,则由
可知,当该振子起振方向不同时,可能经过 、 或 时到达位移为0.1m的位置,根据振动的周期性可知
或
或
当 时, 或 或
当 时, 或 或 ,C不符合题意,D符合题意。
故答案为:AD。
【分析】根据弹簧振子的运动特点以及简谐运动的多解性分析求解。
11.【答案】(1)解:从波形图可知
从P点做简谐运动的表达式可知振幅
(2)解:从P点做简谐运动的表达式可知简谐运动的圆频率
进而可求出周期
波速
根据P点做简谐运动的表达式可判断出P点在t=0时沿y轴正向运动,从而判断出这列波沿x轴正方向传播
【知识点】简谐运动的表达式与图象
【解析】【分析】(1)根据波形图确定波长和振幅;
(2)根据圆频率周期的关系求出周期,结合波速与波长与周期的关系求出波传播的速度。
12.【答案】(1)横坐标代表时间,纵坐标代表离开平衡位置的位移;
(2)
(3)
【知识点】简谐运动的表达式与图象
【解析】【解答】(1)将得到的图样建立坐标系,横坐标代表时间,纵坐标代表离开平衡位置的位移;(2)测得OA间的直线距离为20cm,则从O到A用时间
则 图上各坐标轴缺失信息标注如图;
(3)因单摆振动周期为2s,当木板拉动的速度为10m/s时,从O到A为一个周期,则图像如图
【分析】(1)将得到的图线建立坐标系,其横轴代表时间,其纵轴代表其质点离开平衡位置的位移;
(2)已知OA之间的距离及木板运动的速度可以求出OA之间的振动时间,利用振动的时间可以补充横坐标的时刻;
(3)当木板速度已知,可以求出OA之间的时间进而画出对应波形图。
1 / 12022-2023学年第二学期高二物理选择性必修一 2.2 简谐运动的描述 过关检测
一、单选题
1.(2020高二下·双滦月考)一个弹簧振子在AB间做简谐运动,O是平衡位置以某时刻作为计时零点(t=0),经过1/4周期,振子具有正方向的最大加速度.那么以下几个振动图中哪一个正确地反映了振子的振动情况?( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【知识点】简谐运动的表达式与图象
【解析】【解答】弹簧振子在AB间做简谐运动,O是平衡位置,经过1/4周期,振子具有正方向的最大加速度,其x-t图象上对应点的位移为负向最大,即在最低点,ABC不符合题意,D符合题意;
故答案为:D.
【分析】v-t图像上点的切线斜率表示加速度,经过1/4周期,振子具有正方向的最大加速度,即在该时刻斜率为正的最大值。
2.(2022高二下·遂宁期末)一水平弹簧振子作简谐运动,从某时刻开始计时,其振动图像如图所示,则下列说法正确的是( )
A.振子计时起点位置是平衡位置
B.图中振子振动方程为cm
C.t=0s时振子振动方向沿x轴向上,速度增大
D.振子在1s时的位移为2cm,速度最大,加速度最大且向指向平衡位置
【答案】B
【知识点】简谐运动的表达式与图象
【解析】【解答】A.由图知,振子计时起点位置不是平衡位置,A不符合题意;
B.设图中振子振动方程为cm
当t=0时x=-1cm
当t=1s时
x=2cm
代入解得
所以图中振子振动方程为cm
B符合题意;
C.由图知,t=0s时振子振动方向沿x轴向下,速度减小,C不符合题意;
D.振子在1s时的位移为2cm,速度最小,加速度最大且向指向平衡位置,D不符合题意。
故答案为:B。
【分析】利用图像可以判别振子开始计时位置不是平衡位置;利用振子的坐标结合振动的表达式可以求出简谐振动的方程;利用图像可以判别振子振动的方向;当振子位移等于2cm时速度最小,加速度最大且指向平衡位置。
3.(2022高二下·番禺期末)扬声器是语音和音乐的播放装置,在生活中无处不在。如图所示是扬声器纸盆中心做简谐运动的振动图像,下列判断正确的是( )
A.时刻纸盆中心的位移最大
B.时刻纸盆中心的加速度最大
C.在之间纸盆中心的速度方向不变
D.纸盆中心做简谐运动的方程为
【答案】A
【知识点】简谐运动的表达式与图象
【解析】【解答】A.时刻纸盆中心的位移最大,A符合题意;
B.时刻纸盆中心位于平衡位置,加速度为零,B不符合题意;
C.在之间纸盆中心的速度方向先沿正方向再沿负方向,C不符合题意;
D.纸盆中心做简谐运动的方程为
D不符合题意。
故答案为:A。
【分析】利用其纸盆的位置可以判别位移的大小;利用其位移的大小可以判别加速度和速度的方向;利用其振幅和角速度的大小可以求出纸盆简谐运动的方程。
4.(2022高二下·金华期末)如图甲所示,轻质弹簧下端固定在水平地面上,上端连接一轻质薄板。t=0时刻,一质量为m的物块从其正上方某处由静止下落,落至薄板上后和薄板始终粘连,其位置随时间变化的图像(x-t)如图乙所示,其中t=0.2s时物块刚接触薄板。弹簧形变始终在弹性限度内,空气阻力不计,则( )
A.当物块开始简谐运动后,振动周期为0.4s
B.t=0.4s时弹簧的弹力小于2mg
C.从0.2s到0.4s的过程中物块加速度先变小再变大
D.若增大物块自由下落的高度,则物块与薄板粘连后简谐运动的周期增大
【答案】C
【知识点】简谐运动的表达式与图象;简谐运动
【解析】【解答】A.t=0.2s时物块刚接触薄板,落至薄板上后和薄板始终粘连,构成竖直方向的弹簧振子,并且从图像看,0.2s以后的图像为正弦函数曲线,B点为最低点,C点为最高点,故周期为
A不符合题意;
B.B点为最低点,C点为最高点,由对称性可知x=30cm为平衡位置,有则t=0.4s时即B点弹簧的弹力有
B不符合题意;
C.x=30cm为平衡位置加速度最小,则从0.2s到0.4s的过程中物块加速度先变小再变大,C符合题意;
D.弹簧振子的周期只与振动系统本身有关,与物块起始下落的高度无关,故物块与薄板粘连后振动周期不变,D不符合题意。
故答案为:C。
【分析】利用其物块的最低点和最高点对应的时刻可以求出运动的周期,利用其最低点位置可以判别弹力大于重力;利用其合力结合牛顿第二定律可以判别加速度的大小变化;当增加其物块下落的高度,其简谐运动的周期保持不变。
5.(2022高二下·砚山月考)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象,则下列说法正确的是( )
A.任意时刻,甲振子的位移都比乙振子的位移大
B.t=0时,甲、乙两振子的振动方向相反
C.前2s内,甲、乙两振子的加速度均为正值
D.第2s末,甲的加速度达到其最大值,乙的速度达到其最大值
【答案】B
【知识点】简谐运动的表达式与图象
【解析】【解答】A.由图可知,部分时刻甲振子的位移比乙振子的位移小,A不符合题意;
B.t=0时,甲向y轴正方向振动、乙向y轴负方向振动,振子的振动方向相反,B符合题意;
C.前2s内,甲振子的加速度为负值,C不符合题意;
D.第2s末,甲的速度达到最大值,乙的加速度达到其最大值,D不符合题意。
故答案为:B。
【分析】利用其图像可以判别部分时刻其甲位移小于乙的位移;利用其质点的位置可以判别振动的方向;利用其位置可以判别振子加速度的方向;利用其振子的位置可以判别速度和加速度的大小。
6.(2022高二下·湖北月考)手抓住绳的一端上下振动,产生沿绳传播的机械波,改变手的振动频率,某时刻的波形图如图所示,则下列说法正确的是( )
A.随着手的振动频率改变,绳波的波长逐渐增大
B.随着手的振动频率改变,绳波的波速逐渐增大
C.随着手的振动频率改变,绳波的波速逐渐减小
D.手的振动频率在逐渐增大
【答案】D
【知识点】简谐运动的表达式与图象
【解析】【解答】由图可知随着手的振动频率改变,绳波的波长逐渐减小,但由于传播介质不变,所以波速不变,根据
可知手的振动频率逐渐增大,ABC不符合题意,D符合题意。
故答案为:D。
【分析】根据波传播的波长和速度的关系判断波速的大小,利用周期和频率的关系判断频率的变化情况。
二、多选题
7.(2022高二下·龙岩期末)一列简谐横波在时的波形图如图甲所示,P、Q是介质中的两个质点。图乙是质点Q的振动图像。则下列说法正确的是( )
A.波速为9cm/s
B.波沿x轴负方向传播
C.质点P的平衡位置坐标为3cm
D.质点Q再经过沿传播方向平移了3cm
【答案】B,C
【知识点】简谐运动的表达式与图象
【解析】【解答】A.由题图可知波的周期为2s,波长为36cm,则波速
A不符合题意;
B.由图乙可知时质点Q向下振动,根据同侧法可知,波沿x轴负方向传播,B符合题意;
C.设质点P平衡位置的x坐标分别为。由题图甲知,处
因此
C符合题意;
D.在时波形沿x轴负方向传播3m,但质点向下振动而不会随波迁移,D不符合题意;
故答案为:BC。
【分析】根据简谐波的图像以及简谐运动的图形 得出该波的波长以及该波的周期,结合波长和波速的关系得出该波传播的波速,利用波的传播方向以及质点的振动方向得出该波的传播方向,根据质点振动的周期性以及质点不随波迁移进行分析判断 。
8.(2022高二下·宁德期末)如图(a)所示,一根水平张紧的弹性长绳上有等间距的、、O、P、Q为质点,相邻两质点间距离为。时刻O质点从平衡位置开始沿y轴正方向振动,并产生分别向左、向右传播的波,O质点的振动图像如图(b)所示,在O质点第一次到达正方向最大位移的时刻,P质点刚开始振动,则( )
A.当波在绳中传播时,波速为
B.若O质点振动加快,波的传播速度变大
C.、P两质点间距离为半个波长,因此它们的振动步调始终相反
D.当质点第一次到达负向最大位移时,O质点已经通过路程
【答案】A,D
【知识点】简谐运动的表达式与图象
【解析】【解答】A.由题可知,波长为,则波速为
A符合题意;
B.波速由介质决定,与频率无关,故O质点振动加快,波的传播速度不变,B不符合题意;
C.依题意,向左、向右传播的两列波关于y轴左右对称,步调总是相同,C不符合题意;
D.振动从O点传到Q′时,O质点已经振动半个周期,Q′起振方向向上,当Q′点振动第一次达到负向最大位移时,质点O已经了个周期,通过的路程为
D符合题意。
故答案为:AD。
【分析】根据该波的波长和周期的关系得出该波的波速,波速由介质决定,与频率无关,从而进行分析判断。
9.(2022高二下·昆明期末)一简谐横波在同一均匀介质中沿x轴正方向传播,A、B是x轴上的两质点,波源的平衡位置在坐标原点。时刻波源开始振动,时波刚好传到质点A,波形如图所示。下列说法正确的是( )
A.这列波的波速大小为2m/s
B.波源开始振动的方向沿y轴正方向
C.时,质点B第一次位于波谷
D.时,A,B两质点速度方向相同
【答案】A,C
【知识点】简谐运动的表达式与图象;横波的图象
【解析】【解答】A.由图可知波的波长为
周期为
这列波的波速大小为
A符合题意;
B.由波的传播方向与质点振动方向的关系可知,波源开始振动的方向沿y轴负方向,B不符合题意;
C.质点B第一次位于波谷的时间为
C符合题意;
D.时波刚好传到质点A,则时,质点A振动了
所以在时,质点A正在向y轴负方向振动,波传播到B时,波源已经振动了
则时,质点B振动了
所以质点B正在向y轴正方向振动,D不符合题意。
故答案为:AC。
【分析】根据波传播的速度和周期的关系得出该波传播的速度,波的传播方向与质点振动方向的关系得出波源始振动的方向。
10.(2021高二下·洛阳期末)如图所示,一弹簧振子沿x轴做简谐运动,平衡位置在坐标原点O。t=0时振子的位移为-0.1m,t=1s时位移为0.1m,则下列判断正确的是( )
A.若振幅为0.1m,振子的周期可能为 s
B.若振幅为0.1m,振子的周期可能为2s
C.若振幅为0.2m,振子的周期可能为4s
D.若振幅为0.2m,振子的周期可能为6s
【答案】A,D
【知识点】简谐运动的表达式与图象;简谐运动
【解析】【解答】AB.若振幅为0.1m,说明该振子初始位置在波谷, 振子在波峰,则有
当 时,振子的周期为
当 时
当 时
A符合题意,B不符合题意;
CD.若该振子的振幅为0.2m,则由
可知,当该振子起振方向不同时,可能经过 、 或 时到达位移为0.1m的位置,根据振动的周期性可知
或
或
当 时, 或 或
当 时, 或 或 ,C不符合题意,D符合题意。
故答案为:AD。
【分析】根据弹簧振子的运动特点以及简谐运动的多解性分析求解。
三、综合题
11.(2021高二下·天津期末)一列简谐横波在t=0时的波形图如图所示。介质中x=2m处的质点P沿y轴方向做简谐运动的表达式为y=8sin(2πt)(y的单位为cm)。求:
(1)这列波的波长与振幅;
(2)这列波的波速大小及传播方向。
【答案】(1)解:从波形图可知
从P点做简谐运动的表达式可知振幅
(2)解:从P点做简谐运动的表达式可知简谐运动的圆频率
进而可求出周期
波速
根据P点做简谐运动的表达式可判断出P点在t=0时沿y轴正向运动,从而判断出这列波沿x轴正方向传播
【知识点】简谐运动的表达式与图象
【解析】【分析】(1)根据波形图确定波长和振幅;
(2)根据圆频率周期的关系求出周期,结合波速与波长与周期的关系求出波传播的速度。
12.(2021高二下·丰台期中)学习了单摆的知识后,小刚尝试自己来通过实验动手绘制一个单摆的位移-时间图样。如图甲所示,他在细线下悬挂一个除去了柱塞的注射器,注射器内装上墨汁。当注射器摆动时,小刚沿着垂直于摆动的方向拖动木板,得到如图乙所示由O至A的一段图样,请完成以下问题:
(1)将得到的图样建立坐标系,横坐标代表什么物理量?纵坐标代表什么物理量?
(2)已知小刚以5cm/s的速率拖动木板,且测得OA间的直线距离为20cm,那么请你在丙图上将各坐标轴缺失信息标注完整;
(3)若小刚将拖动木板的速度加快为10cm/s,OA之间的图样将发生变化,请大致在丁图上画出变化后的图样。
【答案】(1)横坐标代表时间,纵坐标代表离开平衡位置的位移;
(2)
(3)
【知识点】简谐运动的表达式与图象
【解析】【解答】(1)将得到的图样建立坐标系,横坐标代表时间,纵坐标代表离开平衡位置的位移;(2)测得OA间的直线距离为20cm,则从O到A用时间
则 图上各坐标轴缺失信息标注如图;
(3)因单摆振动周期为2s,当木板拉动的速度为10m/s时,从O到A为一个周期,则图像如图
【分析】(1)将得到的图线建立坐标系,其横轴代表时间,其纵轴代表其质点离开平衡位置的位移;
(2)已知OA之间的距离及木板运动的速度可以求出OA之间的振动时间,利用振动的时间可以补充横坐标的时刻;
(3)当木板速度已知,可以求出OA之间的时间进而画出对应波形图。
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