2025人教版高中物理选择性必修第一册同步练习题（有解析）--专题强化练4 振动图像问题
文档属性
| 名称 | 2025人教版高中物理选择性必修第一册同步练习题（有解析）--专题强化练4 振动图像问题 |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 431.3KB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2024-06-04 23:22:52 | ||
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文档简介
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2025人教版高中物理选择性必修第一册
专题强化练4 振动图像问题
一、选择题
1.(2024湖南长沙雅礼中学期中)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.t=3×10-3 s时刻纸盆中心的位移最小
B.t=2×10-3 s时刻纸盆中心的加速度最大
C.在0~2×10-3 s时间内纸盆中心的速度方向不变
D.纸盆中心做简谐运动的振动方程为x=1.0×10-4 sin 500πt m
2.(经典题)(2024山东日照实验高级中学月考)如图甲所示,物块M与m叠放在一起,以O为平衡位置,在a、b之间做简谐运动,两者始终保持相对静止,取向右为正方向,其振动的位移x随时间t变化的图像如图乙,则下列说法正确的是 ( )
A.在t1~时间内,物块m的速度和所受摩擦力都沿负方向,且都在增大
B.从t1时刻开始计时,接下来内,两物块通过的路程一定大于A
C.在某段时间内,两物块速度增大时,加速度可能增大,也可能减小
D.两物块运动到最大位移处时,若轻轻取走m,则M的振幅不变,最大速度也不变
3.(2023江苏扬中高级中学开学考试)如图甲,用力传感器记录橡皮绳中拉力的大小随时间变化的情况。向下拉小球然后释放,小球沿竖直方向运动,某段时间内采集到的信息如图乙所示,则 ( )
A.t2~t3时间内小球向上运动,速度增大
B.t3~t4时间内小球向下运动,加速度增大
C.t4~t5时间内小球向上运动,速度增大
D.t5~t6时间内小球向下运动,加速度不变
二、非选择题
4.(经典题)(2024江苏扬州中学期中,改编)轻弹簧上端固定,下端系一质量为m=0.2 kg的小球,小球静止时弹簧伸长量为8 cm。现使小球在竖直方向上做简谐运动,从小球在最高点释放时开始计时,小球相对平衡位置的位移随时间t变化的规律如图乙所示,重力加速度g取10 m/s2。
(1)求小球运动到最高点时加速度的大小;
(2)写出小球相对平衡位置的位移随时间变化的关系式;
(3)求出小球在0~13 s内运动的总路程和13 s 时刻的位置。
答案与分层梯度式解析
专题强化练4 振动图像问题
1.D 根据振动图像可知,t=3×10-3 s时刻纸盆中心的位移为负向的最大值,A错误;t=2×10-3 s时刻纸盆中心位于平衡位置,加速度为零,B错误;在0~2×10-3 s时间内纸盆中心的速度方向先沿x轴正方向再沿x轴负方向,C错误;纸盆中心做简谐运动的周期为T=4×10-3 s,振幅A=1×10-4 m,则可得其振动方程为x=A sin =1.0×10-4 sin 500πt m,D正确。
2.B 在t1~内,物块m的位移x为正且在减小,由简谐运动回复力F=-kx得,m所受摩擦力沿负方向,且在减小;图像的斜率为负且在增大,m的速度沿负方向且在增大,A错误。两物块在平衡位置时速度最大,因此两物块从b→O的平均速率要小于从t1开始经时间内的平均速率,所以从t1开始经两物块通过的路程大于A,B正确。速度增大时,物块向平衡位置运动,加速度一定减小,C错误。将m在最大位移处轻轻取走,取走的m动能为零,系统总机械能不变,振幅不变,由于取走m后整体的质量减小,故最大速度变大,D错误。
3.A
关键点拨 (1)橡皮绳拉小球,与弹簧不同,橡皮绳不会被压缩。拉力变大,小球一定向下运动,拉力变小,小球一定向上运动。
(2)小球的振动不是简谐运动,其振动范围逐渐减小,拉力大小逐渐趋于一定值,即小球重力大小。
t2~t3时间内拉力大于重力,且拉力越来越小,说明小球向上运动,加速度向上,速度增大,A正确;t3~t4时间内拉力小于重力,且拉力越来越小,说明小球向上运动,加速度向下不断增大,B错误;t4~t5时间内拉力小于重力,且拉力越来越大,说明小球向下运动,加速度向下,速度增大,C错误;t5~t6时间内拉力大于重力,且拉力越来越大,故小球向下运动,加速度向上不断增大,D错误。
4.答案 (1)6.25 m/s2 (2)y=5 sin cm (3)217.5 cm y=2.5 cm处
思路强化 画出小球做简谐运动各位置草图,与运动图像对照,提取信息。
解析 (1)小球在平衡位置时弹簧伸长量Δx=8 cm
由k·Δx=mg得k==25 N/m
由题图可知,小球在最高点时,相对于平衡位置的位移大小为5 cm,故此时弹簧伸长量为Δx'=8 cm-5 cm=3 cm,由mg-kΔx'=ma
解得a=6.25 m/s2
(2)由振动图像可知A=5 cm,T=1.2 s,则ω== rad/s,初相φ=
小球相对平衡位置的位移随时间变化的关系式为y=A sin (ωt+φ)=5 sin cm
(3)由位移随时间变化的关系式可得13 s时小球的位移为y=5 sin cm=2.5 cm
由于13 s=10T+T=10T+T+T
则小球在0~13 s内运动的总路程为s=×4A+2.5 cm=217.5 cm
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专题强化练4 振动图像问题
一、选择题
1.(2024湖南长沙雅礼中学期中)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.t=3×10-3 s时刻纸盆中心的位移最小
B.t=2×10-3 s时刻纸盆中心的加速度最大
C.在0~2×10-3 s时间内纸盆中心的速度方向不变
D.纸盆中心做简谐运动的振动方程为x=1.0×10-4 sin 500πt m
2.(经典题)(2024山东日照实验高级中学月考)如图甲所示,物块M与m叠放在一起,以O为平衡位置,在a、b之间做简谐运动,两者始终保持相对静止,取向右为正方向,其振动的位移x随时间t变化的图像如图乙,则下列说法正确的是 ( )
A.在t1~时间内,物块m的速度和所受摩擦力都沿负方向,且都在增大
B.从t1时刻开始计时,接下来内,两物块通过的路程一定大于A
C.在某段时间内,两物块速度增大时,加速度可能增大,也可能减小
D.两物块运动到最大位移处时,若轻轻取走m,则M的振幅不变,最大速度也不变
3.(2023江苏扬中高级中学开学考试)如图甲,用力传感器记录橡皮绳中拉力的大小随时间变化的情况。向下拉小球然后释放,小球沿竖直方向运动,某段时间内采集到的信息如图乙所示,则 ( )
A.t2~t3时间内小球向上运动,速度增大
B.t3~t4时间内小球向下运动,加速度增大
C.t4~t5时间内小球向上运动,速度增大
D.t5~t6时间内小球向下运动,加速度不变
二、非选择题
4.(经典题)(2024江苏扬州中学期中,改编)轻弹簧上端固定,下端系一质量为m=0.2 kg的小球,小球静止时弹簧伸长量为8 cm。现使小球在竖直方向上做简谐运动,从小球在最高点释放时开始计时,小球相对平衡位置的位移随时间t变化的规律如图乙所示,重力加速度g取10 m/s2。
(1)求小球运动到最高点时加速度的大小;
(2)写出小球相对平衡位置的位移随时间变化的关系式;
(3)求出小球在0~13 s内运动的总路程和13 s 时刻的位置。
答案与分层梯度式解析
专题强化练4 振动图像问题
1.D 根据振动图像可知,t=3×10-3 s时刻纸盆中心的位移为负向的最大值,A错误;t=2×10-3 s时刻纸盆中心位于平衡位置,加速度为零,B错误;在0~2×10-3 s时间内纸盆中心的速度方向先沿x轴正方向再沿x轴负方向,C错误;纸盆中心做简谐运动的周期为T=4×10-3 s,振幅A=1×10-4 m,则可得其振动方程为x=A sin =1.0×10-4 sin 500πt m,D正确。
2.B 在t1~内,物块m的位移x为正且在减小,由简谐运动回复力F=-kx得,m所受摩擦力沿负方向,且在减小;图像的斜率为负且在增大,m的速度沿负方向且在增大,A错误。两物块在平衡位置时速度最大,因此两物块从b→O的平均速率要小于从t1开始经时间内的平均速率,所以从t1开始经两物块通过的路程大于A,B正确。速度增大时,物块向平衡位置运动,加速度一定减小,C错误。将m在最大位移处轻轻取走,取走的m动能为零,系统总机械能不变,振幅不变,由于取走m后整体的质量减小,故最大速度变大,D错误。
3.A
关键点拨 (1)橡皮绳拉小球,与弹簧不同,橡皮绳不会被压缩。拉力变大,小球一定向下运动,拉力变小,小球一定向上运动。
(2)小球的振动不是简谐运动,其振动范围逐渐减小,拉力大小逐渐趋于一定值,即小球重力大小。
t2~t3时间内拉力大于重力,且拉力越来越小,说明小球向上运动,加速度向上,速度增大,A正确;t3~t4时间内拉力小于重力,且拉力越来越小,说明小球向上运动,加速度向下不断增大,B错误;t4~t5时间内拉力小于重力,且拉力越来越大,说明小球向下运动,加速度向下,速度增大,C错误;t5~t6时间内拉力大于重力,且拉力越来越大,故小球向下运动,加速度向上不断增大,D错误。
4.答案 (1)6.25 m/s2 (2)y=5 sin cm (3)217.5 cm y=2.5 cm处
思路强化 画出小球做简谐运动各位置草图,与运动图像对照,提取信息。
解析 (1)小球在平衡位置时弹簧伸长量Δx=8 cm
由k·Δx=mg得k==25 N/m
由题图可知,小球在最高点时,相对于平衡位置的位移大小为5 cm,故此时弹簧伸长量为Δx'=8 cm-5 cm=3 cm,由mg-kΔx'=ma
解得a=6.25 m/s2
(2)由振动图像可知A=5 cm,T=1.2 s,则ω== rad/s,初相φ=
小球相对平衡位置的位移随时间变化的关系式为y=A sin (ωt+φ)=5 sin cm
(3)由位移随时间变化的关系式可得13 s时小球的位移为y=5 sin cm=2.5 cm
由于13 s=10T+T=10T+T+T
则小球在0~13 s内运动的总路程为s=×4A+2.5 cm=217.5 cm
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