粤教版物理选修3-4 同步测试：1.1初识简谐运动

第一节　初识简谐运动
课时训练1　初识简谐运动
基础夯实
1.(多选)下列几种运动中属于机械振动的是(　　)
　　　　　　　　　　　　　　　　
A.乒乓球在地面上的上下运动
B.弹簧振子在竖直方向的上下运动
C.秋千在空中来回运动
D.竖于水面上的圆柱形玻璃瓶上下振动
答案BCD
解析机械振动是物体在平衡位置两侧做往复运动,乒乓球的上下运动不是在平衡位置两侧的往复运动,故A错误。
2.关于机械振动的位移和平衡位置的说法中正确的是(　　)
A.平衡位置就是物体振动范围的中心位置
B.机械振动的位移总是以平衡位置为起点的位移
C.机械振动的物体运动的路程越大,发生的位移也越大
D.机械振动的位移是指振动物体偏离平衡位置最远时的位移
答案B
解析平衡位置是物体自由静止的位置。此位置与物体的受力有关,与是否为振动范围的中心位置无关。振动位移是以平衡位置为初始点到质点所在的位置的有向线段,振动位移随时间而变化。振动物体偏离平衡位置最远时振动位移最大。
3.做简谐运动的弹簧振子除平衡位置外,在其他所有位置时,关于它的速度方向,下列说法正确的是(　　)
A.总是与位移方向相反
B.总是与位移方向相同
C.远离平衡位置时与位移方向相反
D.向平衡位置运动时与位移方向相反
答案D
解析做简谐运动的振子,速度方向与位移方向存在两种可能,因为位移的方向总是背离平衡位置,所以当振子衡位置时,二者方向相反,远离平衡位置时,二者方向相同。故选项D正确。
4.手机是常用的通信工具,当来电话时,它可以用振动来提示人们。振动原理很简单,是一个微型电动机带动转轴上的叶片转动。当叶片转动后,电动机就跟着振动起来。其中叶片的形状你认为是下图中的(　　)
答案A
解析B、C、D中图形均为中心对称图形,转动起来不会引起振动。
5.一质点做简谐运动的图象如图所示,在4
s内具有最大负方向速度和具有最大正方向加速度的时刻分别是(　　)
A.1
s,4
s
B.3
s,2
s
C.1
s,2
s
D.3
s,4
s
答案C
解析弹簧振子的加速度大小与位移成正比,方向与位移相反,所以当振子具有最大负方向位移时具有最大正方向加速度;位移—时间图象的斜率反映速度,1
s时具有最大负向速度,C正确。
6.(多选)物体做简谐运动的过程中,有P、Q两点关于平衡位置对称,则物体(　　)
A.在两点处的位移相等
B.在两点处的速度可能相同
C.在两点处的加速度可能相同
D.在两点处的动能相同
答案BD
解析位移是矢量,不仅有大小,而且有方向。加速度一定与位移反向,所以在P、Q两点位移、加速度一定不相同。而速度有时相同,有时相反,所以B、D选项正确。
7.(多选)一质点做简谐运动的图象如图所示,下列说法正确的是(　　)
A.0~1
s速度在增大
B.0~1
s位移在增大
C.2~3
s速度在增大
D.2~3
s位移在增大
答案AC
解析0~1
s质点从最大位移处向平衡位置运动,速度增大,位移减小。2~3
s质点从负向最大位移处向平衡位置运动,速度越来越大,但相对于平衡位置的位移越来越小,故A、C正确。
8.关于振幅的各种说法中,正确的是(　　)
A.振幅是振子离开平衡位置的最大距离
B.位移是矢量,振幅是标量,位移的大小等于振幅
C.振幅等于振子运动轨迹的长度
D.振幅越大,表示振动越强,周期越长
答案A
解析振幅是振子离开平衡位置的最大距离,它是表示振动强弱的物理量,振幅越大,振动越强,但振幅的大小与周期无关。
9.某质点做简谐运动,从质点经过某一位置时开始计时,则(　　)
A.当质点再次经过此位置时,经历的时间为一个周期
B.当质点的速度再次与零时刻的速度相同时,经过的时间为一个周期
C.当质点的加速度再次与零时刻的加速度相同时,经过的时间为一个周期
D.以上三种说法都不对
答案D
解析必须再次同方向经过该位置才是一个周期,A错;根据对称性,在平衡位置两侧存在速度相同的点,B错;若质点从平衡位置开始运动,加速度为零,再经过半个周期其加速度又变为零,C错。
10.有一弹簧振子做简谐运动,则下列说法正确的是(　　)
A.加速度最大时,速度最大
B.速度最大时,位移最大
C.位移最大时,加速度最大
D.位移为零时,加速度最大
答案C
解析振子的加速度最大时,振子处在最大位移处,此时振子的速度为零;而速度最大时,振子在平衡位置,位移和加速度都为零。
11.(多选)一个弹簧振子在光滑的水平面上做简谐运动,其中有两个时刻弹簧对振子的弹力大小相等,但方向相反,那么这两个时刻弹簧振子的(　　)
A.速度一定大小相等,方向相反
B.加速度一定大小相等,方向相反
C.位移一定大小相等,方向相反
D.以上三项都不对
答案BC
解析由弹簧振子的运动规律知,当弹簧弹力大小相等、方向相反时,这两时刻振子的位移大小相等、方向相反,加速度大小相等、方向相反,B、C正确。由于振子的运动方向在两时刻可能相同,也可能相反,故A、D错误。故正确选项为B、C。
能力提升
12.(多选)如图为某质点做简谐运动的图象,若t=0时,质点正经过O点向b点运动,则下列说法正确的是(　　)(导学号51150089)
A.质点在0.7
s时,正在背离平衡位置运动
B.质点在1.5
s时的位移最大
C.1.2~1.4
s时间内,质点的位移在增大
D.1.6~1.8
s时间内,质点的位移在增大
答案BC
解析位移是由平衡位置指向质点所在位置的有向线段,故质点在0.7
s时的位移方向向右,且正在向平衡位置运动,选项A错误;质点在1.5
s时的位移达到最大,选项B正确;1.2~1.4
s时间内,质点正在背离平衡位置运动,其位移在增大,选项C正确;1.6~1.8
s时间内,质点正在向平衡位置运动,其位移在减小,选项D错误。
13.
如图所示,一个做简谐运动的质点,先后以同样的速度通过相距10
cm的A、B两点,历时0.5
s,过B点后再经过0.5
s质点以方向相反、大小相等的速度再次通过B点,则质点从离开O点到再次回到O点历时(　　)(导学号51150090)
A.0.5
s　　　　　　　B.1.0
s
C.2.0
s
D.4.0
s
答案B
解析根据题意,由振动的对称性可知:AB的中点(设为O)为平衡位置,A、B两点对称分布于O点两侧。质点从平衡位置O向右运动到B的时间应为tOB=×0.5
s=0.25
s,质点从B向右到达右方极端位置(设为D)的时间tBD=×0.5
s=0.25
s,所以质点从离开O点到再次回到O点的时间t=2tOD=2×(0.25+0.25)
s=1.0
s,故正确选项为B。
14.如图所示是某质点做简谐运动的振动图象,根据图象中的信息,回答下列问题:(导学号51150091)
(1)质点离开平衡位置的最大距离有多大
(2)在前4
s内,质点在哪些时刻的位移最大
(3)在1.6
s和2.5
s两个时刻,质点向哪个方向运动
答案(1)10
cm　(2)1
s末、3
s末
(3)均向x轴负方向运动
解析(1)质点离开平衡位置的最大距离是10
cm。
(2)质点的最大位移在前4
s发生在1
s末和3
s末,位移大小为10
cm。
(3)在1.6
s至2
s内质点的位移减小,因此是向平衡位置运动。在2.5
s至3
s内质点的位移增大,因此是背离平衡位置运动,也可以说成是两个时刻质点均在向x轴负方向运动。
15.简谐运动的振动图线可用下述方法画出:如图甲所示,在弹簧振子的小球上安装一枝绘图笔P,让一条纸带在与小球振动方向垂直的方向上匀速运动,笔P在纸带上画出的就是小球的振动图象。取振子水平向右的方向为振子离开平衡位置的位移正方向,纸带运动的距离代表时间,得到的振动图线如图乙所示。(导学号51150092)
(1)为什么必须匀速拖动纸带
(2)刚开始计时时,振子处在什么位置 t=17
s时振子相对平衡位置的位移是多少
(3)若纸带运动的速度为2
cm/s,振动图线上1
s处和3
s处对应纸带上两点间的距离是多少
(4)振子在　　　　
s末负方向速度最大;在　　　　
s末正方向加速度最大;2.5
s时振子正在向　　　　方向运动。
答案(1)在匀速条件下,可以用纸带通过的位移表示时间　(2)左侧最大位移　零　(3)4
cm　(4)3　0(或4)　负
解析(1)纸带匀速运动时,由x=vt知,位移与时间成正比,因此在匀速条件下,可以用纸带通过的位移表示时间。
(2)由题图乙可知t=0时,振子在平衡位置左侧最大位移处;周期T=4
s,t=17
s时位移为零。
(3)由于x=vt,所以振动图线上1
s处和3
s处对应纸带上两点间距x=2
cm/s×2
s=4
cm。
(4)3
s末负方向速度最大;加速度方向总是指向平衡位置,所以t=0或t=4
s时正方向加速度最大;t=2.5
s
时,向负方向运动。