河南省罗山县高级中学2019-2020学年高中物理人教版选修3-4：11.1简谐运动 课时作业（含解析）

11.1简谐运动
1．某弹簧振子沿x轴的简谐运动图象如图所示，下列描述正确的是（
）
A．t
=1
s时，振子的速度为零，加速度为负的最大值
B．t
=2
s时，振子的速度为负，加速度为正的最大值
C．t
=3
s时，振子的速度为负的最大值，加速度为零
D．t
=4
s时，振子的速度为正，加速度为负的最大值
2．水平弹簧振子在运动过程中，不发生的变化的是（　　）
A．动能
B．机械能
C．回复力
D．弹性势能
3．在平静的湖面上漂着一片落叶，现向湖中央扔一石子，圆形波纹一圈圈地向外传播，当波传到落叶处时，落叶将（
）
A．随波纹漂向湖岸．
B．波纹传到落叶处，落叶仍不动．
C．向波源处漂动．
D．在原来位置做上下振动．
4．做简谐运动的单摆，其摆长不变，若摆球的质量增加为原来的
倍，摆球经过平衡位置的速度减为原来的，则单摆振动的（
）
A．周期不变，振幅不变
B．周期不变，振幅变小
C．周期改变，振幅不变
D．周期改变，振幅变大
5．关于简谐运动，下列说法正确的是（　　）
A．位移的方向总指向平衡位置
B．加速度方向总和位移方向相同
C．位移方向可能和速度方向相反
D．速度方向总和位移方向相同
6．弹簧振子在光滑水平面上做简谐运动，在振子向平衡位置运动的过程中（
）
A．振子所受回复力逐渐增大
B．振子位移逐渐增大
C．振子速度逐渐减小
D．振子加速度逐渐减小
7．做简谐运动的物体，在不同时刻通过同一确定位置时可能不相同的物理量是(
)
A．加速度
B．动能
C．速度
D．位移
8．下列关于简谐运动的说法，正确的是（
）
A．只要有回复力，物体就会做简谐运动
B．物体做简谐运动时，加速度最大，速度也最大
C．物体做简谐运动时，速度方向有时与位移方向相反，有时与位移方向相同
D．物体做简谐运动时，加速度和速度方向总是与位移方向相反
9．如图，轻弹簧上端固定，下端连接一小物块，物块沿竖直方向做简谐运动．以竖直向上为正方向，物块简谐运动的表达式为y=0.1sin(2.5πt)m．t=0时刻，一小球从距物块h高处自由落下；t=0.6s时，小球恰好与物块处于同一高度．取重力加速度的大小为g=10m/s2.以下判断正确的是______（双选，填正确答案标号）
A．h=1.7m
B．简谐运动的周期是0.8s
C．0.6s内物块运动的路程是0.2m
D．t=0.4s时，物块与小球运动方向相反
10．下列说法正确的是（　　）
A．在同一地点，单摆做简谐振动的周期的平方与其摆长成正比
B．弹簧振子做简谐振动时，振动系统的势能与动能之和保持不变
C．在同一地点，当摆长不变时，摆球质量越大，单摆做简谐振动的周期越小
D．系统做稳定的受迫振动时，系统振动的频率等于周期性驱动力的频率
E.已知弹簧振子初始时刻的位置及其振动周期，就可知振子在任意时刻运动速度的方向
11．物体（或物体的一部分）在某一___________位置两侧所做的往复运动，叫机械振动.
12．物体在某一中心位置_________所做的_______叫做机械振动，其中心位置又称______.
13．质点在做简谐运动的过程中，经过______位置，加速度最大；经过________位置，速度最大.在回复力、加速度、速度这些量中，随位移增大而增大的量是_______，而随位移增大而减小的量是_________.
14．如图为一单摆的振动图像，由图可知该单摆的振幅为______cm，频率为______Hz；由该图像还可以了解该单摆__________、_______________等信息．
参考答案
1．A
【解析】
根据振动图象判断质点振动方向的方法：沿着时间轴看去，“上坡”段质点向上振动，“下坡”段质点向下振动．
【详解】
AC．在t=1
s和t=3
s时，振子偏离平衡位置最远，速度为零，回复力最大，加速度最大，方向指向平衡位置，A正确，C错误；
BD．在t=2
s和t=4
s时，振子位于平衡位置，速度最大，回复力和加速度均为零，BD错误．
2．B
【解析】
水平弹簧振子在运动过程中，因为只有弹簧弹力做功，不发生的变化的是机械能，而动能、弹性势能、回复力都会在运动过程中发生变化，故B正确，ACD错误。
故选B。
3．D
【解析】
向湖中央扔一石子，圆形水波一圈圈地向外传播，当波传到小木条处时，小木条在原来位置附近上下振动，则不向前移动，故选项D正确。
故选D。
4．B
【解析】
由单摆的周期公式可知，单摆摆长不变，则周期不变；摆球经过平衡位置的速度减为原来的2/3，由于振动过程中机械能守恒，故：mgh=mv2，据此式可知，速度变小，高度减小，所以偏离平衡位置的最大距离变小，即振幅减小；故选B．
【点睛】
单摆的摆长和重力加速度的大小决定单摆的周期的大小，单摆的能量决定单摆的振幅的大小．
5．C
【解析】
A．简谐运动的位移总是由平衡位置指向质点所在位置，故A错误；
B．由可知，加速度方向总是与位移方向相反，故B错误；
CD．速度方向可以与位移方向相同，也可以与位移方向相反，故C正确，D错误；
故选C。
6．D
【解析】
回复力与位移成正比，在振子向着平衡位置运动的过程中回复力减小，A错误；振子的位移指由平衡位置指向振动物体所在位置的有向线段，因而向平衡位置运动时位移逐渐减小，B错误；物体向着平衡位置运动时，回复力与速度方向一致，故物体的速度逐渐增大，C错误．由牛顿第二定律a=F/m可知，加速度也减小，D正确；故选D．
点睛：本题考查根据振动特点分析物体振动过程的能力．在振动过程中，这三个量大小变化情况是一致的：回复力、加速度和位移．
7．C
【解析】
A.
根据a=?，每次通过同一位置时，加速度相同，故A错误；
B.
经过同一位置，势能相同，由于机械能一定，故动能也相同，故B错误；
C.
经过同一位置，可能离开平衡位置，也可能向平衡位置运动，故速度有两个可能的方向，故C正确；
D.
因为位移是初位置指向末位置的有向线段，末位置都为平衡位置，故位移相同，D错误
8．C
【解析】
A．只要有回复力物体一定振动，但不一定是简谐运动，如阻尼振动，选项A错误；
B．物体做简谐运动加速度最大时，根据可知位移最大，此时速度为零，最小，选项B错误；
C．物体做简谐运动时，位移一定是背离平衡位置，故速度方向有时与位移方向相反，有时与位移方向相同，选项C正确；
D．物体做简谐运动时，加速度，方向总是与位移方向相反；而速度方向有时与位移方向相反，有时与位移方向相同．选项D错误．
故选C。
9．AB
【解析】
t=0.6s时，物块的位移为y=0.1sin(2.5π×0.6)m=
-0.1m；则对小球，解得h=1.7m
，选项A正确；简谐运动的周期是，选项B正确；0.6s内物块运动的路程是3A=0.3m，选项C错误；t=0.4s=，此时物块在平衡位置向下振动，则此时物块与小球运动方向相同，选项D错误．
10．ABD
【解析】
在同一地点，重力加速度g为定值，根据单摆周期公式可知，周期的平方与摆长成正比，故选项A正确；弹簧振子做简谐振动时，只有动能和势能参与转化，根据机械能守恒条件可知，振动系统的势能与动能之和保持不变，故选项B正确；根据单摆周期公式可知，单摆的周期与质量无关，故选项C错误；当系统做稳定的受迫振动时，系统振动的频率等于周期性驱动力的频率，故选项D正确；若弹簧振子初始时刻在波峰或波谷位置，知道周期后，可以确定任意时刻运动速度的方向，若弹簧振子初始时刻不在波峰或波谷位置，则无法确定，故选项E错误．
【学科网考点定位】简谐运动、受迫振动
【名师点睛】本题关键抓住简谐运动的周期性，分析时间与周期的关系分析振子的位移变化，要掌握加速度与位移的关系，根据计时开始时刻的加速度及方向解题．
11．中心
【解析】
[1]物体在某一中心位置附近所做的往复运动，叫做机械振动，通常简称为振动。
12．两侧
往复运动
平衡位置
【解析】
[1][2]物体（或物体的一部分）在某一中心位置的两侧所做的往复运动叫做机械振动；
[3]中心位置又称平衡位置，即当物体不再做往复运动时，最终停下来的位置。
13．最大位移
平衡
回复力、加速度
速度
【解析】
[1][2][3][4][5]质点在做简谐运动的过程中，经过最大位移位置，加速度最大；经过平衡位置，速度最大.在回复力、加速度、速度这些量中，随位移增大而增大的量是回复力、加速度，而随位移增大而减小的量是速度；
14．5
0.25
周期
任意时刻摆球的位移（或位置）
【解析】
振幅是振子离开平衡位置的最大距离，故从图象看出，振幅为A=5cm；周期为完成一次全振动的时间，从图象看出，完成一次全振动时间为4s，所以周期T=4s，频率．由该图像还可以了解该单摆周期及任意时刻摆球的位移（或位置）等信息．