高二物理选择性必修一2.2 简谐运动的描述 课时同步练习（含答案）
文档属性
| 名称 | 高二物理选择性必修一2.2 简谐运动的描述 课时同步练习（含答案） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 656.4KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2024-11-26 07:56:24 | ||
图片预览
文档简介
高二物理选择性必修一2.2《简谐运动的描述》课时同步练习
一、选择题：
1、如图所示，甲质点在x1轴上做简谐运动，O1为其平衡位置，A1、B1为其所能到达的最远处。乙质点沿x2轴从A2点开始做初速度为零的匀加速直线运动。已知A1O1=A2O2，甲、乙两质点分别经过O1、O2时速率相等，设甲质点从A1运动到O1的时间为t1，乙质点从A2运动到O2的时间为t2，则下式正确的是（ ）
A．t1t2 C．t1=t2 D．t1=2t2
2、对于下面甲、乙、丙、丁四种情况，可认为是简谐运动的是（ ）
①甲：光滑斜面上弹簧下的小球沿斜面拉下一段距离，然后松开，空气阻力可忽略
②乙：粗细均匀的木筷，下端绕几圈铁丝，竖直浮在较大的装有水的杯中。把木筷往上提起一段距离后放手，木筷就在水中上下振动
③丙：小球在半径为R的光滑球面上的A、B之间来回运动
④丁：小球在光滑固定斜面上来回运动
A．只有①③ B．只有②③ C．只有①②③ D．只有①②④
3、如图所示，弹簧振子在B、C两点之间做简谐运动，其平衡位置为O点。已知B、C相距30cm。从小球经过О点时开始计时，经过0.3s首次到达B点。取向左为正方向，下列说法正确的是（ ）
A．小球振动的周期一定为12s
B．小球振动的振幅为0.3m
C．弹簧振子振动方程可能为x=-0.15sin(5t)m
D．0.6s末，小球一定在平衡位置
4、一弹簧振子沿x轴振动，振幅为4cm。振子的平衡位置位于x轴上的O点。图1中的a、b、c、d为四个不同的振动状态：黑点表示振子的位置，黑点上的箭头表示运动的方向。图2给出的①②③④四条振动图线，可用于表示振子的振动图线，下列判断中正确的是（ ）
A．若规定状态a时t=0，则图像为② B．若规定状态b时t=0，则图像为④
C．若规定状态c时t=0，则图像为③ D．若规定状态d时t=0，则图像为①
5、如图所示，一弹簧振子可沿竖直方向做简谐运动，O为平衡位置，现将弹簧振子从平衡位置向下拉一段距离，释放后振子在M、N间振动，且，振子第一次由M到N的时间为，不计一切阻力，下列说法中正确的是（ ）
A．振子振动的振幅为、频率为
B．振子由M到O的时间为
C．从释放振子开始计时，振子在内通过的路程为
D．从释放振子开始计时，振子在末偏离平衡位置的位移大小为
6、如图，一弹簧振子沿x轴做简谐运动，振子零时刻向右经过A点，2s时第一次到达B点，已知振子经过A、B两点时的速度大小相等，2s内经过的路程为0.4m，该弹簧振子的周期和振幅分别为（ ）
A．1s 0.1m B．2s 0.1m C．4s 0.2m D．4s 0.4m
7、如图所示，一轻弹簧上端与质量为m的物体A相连，下端与地面上质量为2m的物体B相连，开始时A和B均处于静止状态，现对A施加一向上的大小为mg的恒力而使A从静止开始向上运动，弹簧始终处在弹性限度以内，重力加速度取g。运动过程中地面对B支持力的最小值为（ ）
A．mg B． C．2mg D．3mg
8、如图甲所示，弹簧振子以O点为平衡位置，在A、B两点之间做简谐运动。取向右为正方向，振子的位移x随时间t的变化图象如图乙所示，下列说法正确的是（ ）
A．t=0.3s时，振子的速度方向向左
B．t=0.2s时，振子在O点右侧6cm处
C．t=0.4s和t=1.2s时，振子的加速度相同
D．t=0.4s到t=0.8s的时间内，振子的速度逐渐增大
9、A、B两个简谐运动的振动图像如图所示，则有（ ）
A．A的相位比B的相位超前 B．A的相位比B的相位落后
C．A的相位比B的相位超前 D．A的相位比B的相位落后
10、如图，轻质弹簧下挂重为300N的物体A时伸长了3cm，再挂上重为200N的物体B时又伸长了2cm，现将AB间的细线烧断，使A在竖直平面内振动，则（ ）
A．最大回复力为300N，振幅为2cm
B．最大回复力为200N，振幅为3cm
C．只减小A的质量，振动的振幅变小，周期不变
D．只减小B的质量，振动的振幅变小，周期不变
11、如图甲所示，质量为的物体放在水平面上，通过轻弹簧与质量为的物体连接，现在竖直方向给物体一初速度，当物体运动到最高点时，物体与水平面间的作用力刚好为零。从某时刻开始计时，物体的位移随时间的变化规律如图乙所示，已知重力加速度为，则下列说法正确的是（ ）
A．时间内，物体的速度与加速度方向相反
B．物体在任意一个内通过的路程均为
C．物体的振动方程为
D．物体对水平面的最大压力为
12、如图甲所示，轻弹簧竖直固定在水平面上，质量为m的小球从A点自由下落，至B点时开始压缩弹簧，弹簧的劲度系数为k，小球下落的最低位置为C点，小球压缩弹簧过程中经过D点（图中没有画出）时的加速度与经过B点的加速度大小相等。以B点为坐标原点O，沿竖直向下建立x轴，小球从B到C过程中的加速度一位移图像如图乙所示，重力加速度为g。在小球从B运动到C的过程中，下列说法不正确的是（ ）
A．小球在B点时的动能一定等于在D点时的动能
B．小球在C点时加速度大于g
C．图像中
D．小球的动能与弹簧的弹性势能之和一直增大
二、解答题：
13、如图所示，劲度系数为k的弹簧上端固定一质量为m的小球，小球在竖直方向上做简谐运动，当小球振动到最高点时弹簧正好为原长，重力加速度为g，求：
(1)小球振动到最低点时的加速度的大小和方向；
(2)小球做简谐运动的振幅。
14、某物理兴趣小组探究简谐运动的规律。现有下端缠有铁丝的粗细均匀的较长木棒漂浮在水中，水面足够大。把木棒向下缓慢按压一小段距离后释放，木棒在竖直方向上振动，某时刻开始计时，木棒上A点的振动图像如图所示，设竖直向上为正方向。则求：
(1)A点的振动方程；
(2)A点在第20s时的位移和前20s内的路程。
15、如图所示为一弹簧振子的振动图像，试完成以下问题：
(1)请写出该弹簧振子的振幅和频率；
(2)该振子在第时的位移是多少 前内的路程是多少
16、如图甲所示，平行于光滑斜面的轻弹簧，一端固定在倾角为的斜面底端，另一端与物块A连接，弹簧的劲度系数为k。两物块A、B质量均为m，初始时均静止。现用平行于斜面向上的力F拉动物块B，使B做加速度为的匀加速直线运动。图乙为A物块运动的图像，其中0~t1时间段为直线，以后为曲线，、未知。重力加速度为g，弹簧弹性势能，其中x是弹簧的形变量，k是劲度系数。试求：
(1)图乙中、大小；
(2)可以证明物块A在时刻后将做简谐运动。
a．求该简谐运动的平衡位置O；
b．运动中物块A与地球组成的系统的重力势能为，弹簧弹性势能为，为物块A与地球、弹簧组成系统的总势能，即。现选取点O为总势能的零势能点。试求A物块振动的振幅大小。
参考答案
一、选择题：
1、 A 2、 C 3、 D 4、 C 5、 C
6、 C 7、 A 8、 D 9、 B 10、D
11、D 12、 C
二、解答题：
13、 (1)g，竖直向上 (2)mg/k
14、(1) (2)，
【详解】（1）由图可知，振幅，周期，圆频率，初相位。所以振动方程为
（2）前20s内振动的周期数为
第20s时的位移 前20s内的路程
15、(1)8cm；0.5Hz (2)0；8m
【详解】（1）由图像可知，A=8cm，周期T=2s，根据周期与频率的公式，有
（2）依题意，有
故在第50s时的位移为零，在前50s内的路程为
16、(1)，； (2)平衡位置O距离初始位置距离为，
【详解】（1）初始时刻，两物块处于静止状态，则解得
时刻，物块A和B分离，此时对物块A由牛顿第二定律可得
其中 解得
则在0~t1这段时间内，物块A的位移为
根据匀变速直线运动的位移公式 得
根据匀变速直线运动的速度公式可得
时刻，由图像可知，此时的加速度为0，则对物块A
解得
则在t1~t2这段时间内，物块A的位移为
对物块A，由能量守恒定律
解得
（2）[1]由第一问分析可知，时刻的加速度为0，此时物块A的速度最大，根据简谐运动的运动特点，可知此时物块A的位置就是平衡位置O，则此处距离初始位置的距离为
[2]在平衡位置O点，物块A的总势能
其中 则
将物块A和弹簧看成一个系统，根据系统机械能守恒定律
其中 解得
一、选择题：
1、如图所示，甲质点在x1轴上做简谐运动，O1为其平衡位置，A1、B1为其所能到达的最远处。乙质点沿x2轴从A2点开始做初速度为零的匀加速直线运动。已知A1O1=A2O2，甲、乙两质点分别经过O1、O2时速率相等，设甲质点从A1运动到O1的时间为t1，乙质点从A2运动到O2的时间为t2，则下式正确的是（ ）
A．t1
2、对于下面甲、乙、丙、丁四种情况，可认为是简谐运动的是（ ）
①甲：光滑斜面上弹簧下的小球沿斜面拉下一段距离，然后松开，空气阻力可忽略
②乙：粗细均匀的木筷，下端绕几圈铁丝，竖直浮在较大的装有水的杯中。把木筷往上提起一段距离后放手，木筷就在水中上下振动
③丙：小球在半径为R的光滑球面上的A、B之间来回运动
④丁：小球在光滑固定斜面上来回运动
A．只有①③ B．只有②③ C．只有①②③ D．只有①②④
3、如图所示，弹簧振子在B、C两点之间做简谐运动，其平衡位置为O点。已知B、C相距30cm。从小球经过О点时开始计时，经过0.3s首次到达B点。取向左为正方向，下列说法正确的是（ ）
A．小球振动的周期一定为12s
B．小球振动的振幅为0.3m
C．弹簧振子振动方程可能为x=-0.15sin(5t)m
D．0.6s末，小球一定在平衡位置
4、一弹簧振子沿x轴振动，振幅为4cm。振子的平衡位置位于x轴上的O点。图1中的a、b、c、d为四个不同的振动状态：黑点表示振子的位置，黑点上的箭头表示运动的方向。图2给出的①②③④四条振动图线，可用于表示振子的振动图线，下列判断中正确的是（ ）
A．若规定状态a时t=0，则图像为② B．若规定状态b时t=0，则图像为④
C．若规定状态c时t=0，则图像为③ D．若规定状态d时t=0，则图像为①
5、如图所示，一弹簧振子可沿竖直方向做简谐运动，O为平衡位置，现将弹簧振子从平衡位置向下拉一段距离，释放后振子在M、N间振动，且，振子第一次由M到N的时间为，不计一切阻力，下列说法中正确的是（ ）
A．振子振动的振幅为、频率为
B．振子由M到O的时间为
C．从释放振子开始计时，振子在内通过的路程为
D．从释放振子开始计时，振子在末偏离平衡位置的位移大小为
6、如图，一弹簧振子沿x轴做简谐运动，振子零时刻向右经过A点，2s时第一次到达B点，已知振子经过A、B两点时的速度大小相等，2s内经过的路程为0.4m，该弹簧振子的周期和振幅分别为（ ）
A．1s 0.1m B．2s 0.1m C．4s 0.2m D．4s 0.4m
7、如图所示，一轻弹簧上端与质量为m的物体A相连，下端与地面上质量为2m的物体B相连，开始时A和B均处于静止状态，现对A施加一向上的大小为mg的恒力而使A从静止开始向上运动，弹簧始终处在弹性限度以内，重力加速度取g。运动过程中地面对B支持力的最小值为（ ）
A．mg B． C．2mg D．3mg
8、如图甲所示，弹簧振子以O点为平衡位置，在A、B两点之间做简谐运动。取向右为正方向，振子的位移x随时间t的变化图象如图乙所示，下列说法正确的是（ ）
A．t=0.3s时，振子的速度方向向左
B．t=0.2s时，振子在O点右侧6cm处
C．t=0.4s和t=1.2s时，振子的加速度相同
D．t=0.4s到t=0.8s的时间内，振子的速度逐渐增大
9、A、B两个简谐运动的振动图像如图所示，则有（ ）
A．A的相位比B的相位超前 B．A的相位比B的相位落后
C．A的相位比B的相位超前 D．A的相位比B的相位落后
10、如图，轻质弹簧下挂重为300N的物体A时伸长了3cm，再挂上重为200N的物体B时又伸长了2cm，现将AB间的细线烧断，使A在竖直平面内振动，则（ ）
A．最大回复力为300N，振幅为2cm
B．最大回复力为200N，振幅为3cm
C．只减小A的质量，振动的振幅变小，周期不变
D．只减小B的质量，振动的振幅变小，周期不变
11、如图甲所示，质量为的物体放在水平面上，通过轻弹簧与质量为的物体连接，现在竖直方向给物体一初速度，当物体运动到最高点时，物体与水平面间的作用力刚好为零。从某时刻开始计时，物体的位移随时间的变化规律如图乙所示，已知重力加速度为，则下列说法正确的是（ ）
A．时间内，物体的速度与加速度方向相反
B．物体在任意一个内通过的路程均为
C．物体的振动方程为
D．物体对水平面的最大压力为
12、如图甲所示，轻弹簧竖直固定在水平面上，质量为m的小球从A点自由下落，至B点时开始压缩弹簧，弹簧的劲度系数为k，小球下落的最低位置为C点，小球压缩弹簧过程中经过D点（图中没有画出）时的加速度与经过B点的加速度大小相等。以B点为坐标原点O，沿竖直向下建立x轴，小球从B到C过程中的加速度一位移图像如图乙所示，重力加速度为g。在小球从B运动到C的过程中，下列说法不正确的是（ ）
A．小球在B点时的动能一定等于在D点时的动能
B．小球在C点时加速度大于g
C．图像中
D．小球的动能与弹簧的弹性势能之和一直增大
二、解答题：
13、如图所示，劲度系数为k的弹簧上端固定一质量为m的小球，小球在竖直方向上做简谐运动，当小球振动到最高点时弹簧正好为原长，重力加速度为g，求：
(1)小球振动到最低点时的加速度的大小和方向；
(2)小球做简谐运动的振幅。
14、某物理兴趣小组探究简谐运动的规律。现有下端缠有铁丝的粗细均匀的较长木棒漂浮在水中，水面足够大。把木棒向下缓慢按压一小段距离后释放，木棒在竖直方向上振动，某时刻开始计时，木棒上A点的振动图像如图所示，设竖直向上为正方向。则求：
(1)A点的振动方程；
(2)A点在第20s时的位移和前20s内的路程。
15、如图所示为一弹簧振子的振动图像，试完成以下问题：
(1)请写出该弹簧振子的振幅和频率；
(2)该振子在第时的位移是多少 前内的路程是多少
16、如图甲所示，平行于光滑斜面的轻弹簧，一端固定在倾角为的斜面底端，另一端与物块A连接，弹簧的劲度系数为k。两物块A、B质量均为m，初始时均静止。现用平行于斜面向上的力F拉动物块B，使B做加速度为的匀加速直线运动。图乙为A物块运动的图像，其中0~t1时间段为直线，以后为曲线，、未知。重力加速度为g，弹簧弹性势能，其中x是弹簧的形变量，k是劲度系数。试求：
(1)图乙中、大小；
(2)可以证明物块A在时刻后将做简谐运动。
a．求该简谐运动的平衡位置O；
b．运动中物块A与地球组成的系统的重力势能为，弹簧弹性势能为，为物块A与地球、弹簧组成系统的总势能，即。现选取点O为总势能的零势能点。试求A物块振动的振幅大小。
参考答案
一、选择题：
1、 A 2、 C 3、 D 4、 C 5、 C
6、 C 7、 A 8、 D 9、 B 10、D
11、D 12、 C
二、解答题：
13、 (1)g，竖直向上 (2)mg/k
14、(1) (2)，
【详解】（1）由图可知，振幅，周期，圆频率，初相位。所以振动方程为
（2）前20s内振动的周期数为
第20s时的位移 前20s内的路程
15、(1)8cm；0.5Hz (2)0；8m
【详解】（1）由图像可知，A=8cm，周期T=2s，根据周期与频率的公式，有
（2）依题意，有
故在第50s时的位移为零，在前50s内的路程为
16、(1)，； (2)平衡位置O距离初始位置距离为，
【详解】（1）初始时刻，两物块处于静止状态，则解得
时刻，物块A和B分离，此时对物块A由牛顿第二定律可得
其中 解得
则在0~t1这段时间内，物块A的位移为
根据匀变速直线运动的位移公式 得
根据匀变速直线运动的速度公式可得
时刻，由图像可知，此时的加速度为0，则对物块A
解得
则在t1~t2这段时间内，物块A的位移为
对物块A，由能量守恒定律
解得
（2）[1]由第一问分析可知，时刻的加速度为0，此时物块A的速度最大，根据简谐运动的运动特点，可知此时物块A的位置就是平衡位置O，则此处距离初始位置的距离为
[2]在平衡位置O点，物块A的总势能
其中 则
将物块A和弹簧看成一个系统，根据系统机械能守恒定律
其中 解得