商丘市应天高级中学2019-2020学年高中物理人教版选修3-4：11.1简谐运动 课时练（含解析）
文档属性
| 名称 | 商丘市应天高级中学2019-2020学年高中物理人教版选修3-4：11.1简谐运动 课时练（含解析） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 99.9KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2020-07-07 15:04:35 | ||
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文档简介
11.1简谐运动
1．下列振动中可以看作一个简谐运动的是（
）.
A．讲话时声带的振动
B．音叉的振动
C．心脏的跳动
D．秋风中树叶的振动
2．做简谐运动的物体，在先后经过同一位置时，下列各量中可能不等的是（
）．
A．加速度
B．速度
C．回复力
D．动能
3．如图所示是某质点做简谐运动的振动图象．关于质点的运动情况，下列描述正确的是（ ）
A．t＝1.5s时，质点正沿x轴正方向运动
B．t＝1.5s时，质点的位移方向为x轴负方向
C．t＝2s时，质点的速度为零
D．t＝2s时，质点的加速度为零
4．一质点做简谐运动，其相对于平衡位置的位移x与时间t的关系图线如图所示，由图可知
A．质点振动的频率为1.6Hz
B．质点的振幅为4.0cm
C．在0.3s和0.5s两时刻，质点的速度方向相同
D．在0.3s和0.5s两时刻，质点的加速度方向相同
5．跳绳是一种健身运动，某运动员一分钟跳180次，假定在每次跳跃中，脚与地面的接触时间占跳跃一次所需时间的，为了算出该运动员跳起的最大高度，我们
A．不能将跳绳中的运动员视为质点
B．可以将运动中的绳子视为质点
C．将跳绳运动看作简谐振动
D．将在空中的运动员看作只受重力的作用
6．如图，弹簧振子在M、N之间做简谐运动。以平衡位置O为原点，建立Ox坐标系。若振子位于M点时开始计时，则其振动图像为（
）
A．
B．
C．
D．
7．弹簧振子以O点为平衡位置，在水平方向上的A、B两点间做简谐运动，以下说法正确的是
(
)
A．振子在A、B两点时的速度和加速度均为零
B．振子在通过O点时速度的方向将发生改变
C．振子的加速度方向总跟速度方向相反
D．振子离开O点运动总是减速运动，靠近O点的运动总是加速运动
8．图为一质点做简谐运动的位移随时间变化的图像，由图可知，在t=4s
时刻，质点的（
）
A．速度为零，位移为正的最大值
B．速度为零，位移为负的最大值
C．速度为正的最大值，位移为零
D．速度为负的最大值，位移为零
9．下列运动可以看成机械振动的是
A．秋风中树叶下落
B．声带发声
C．音叉被移动
D．火车沿斜坡行驶
10．弹簧振子在从一端向平衡位置运动的过程中（
）
A．速度增大，振幅减小
B．速度增大，加速度也增大
C．速度增大，加速度减小
D．速度与加速度的方向相反
11．将一水平放置的弹簧振子从平衡位置向右拉开4
cm后放手，让它做振动．如果从放手到第一次回到平衡位置的时间为0.1
s，则弹簧振子在2
s内完成______次全振动，振子在5
s内通过的路程为______m.
12．一个质点做简谐运动，振幅为4
cm，频率为2.5
Hz，若质点从平衡位置开始向正方向运动时开始计时，经过2
s，质点完成了______次全振动，通过的路程为______m,1.1
s末振子的位移______m.
13．一弹簧振子以O点为平衡位置做简谐运动，则图中2s～3s内振子振动的方向沿_____（选填“+y”或“﹣y”）方向，2.5s时振子的加速度方向为_____（选填“+y”或“﹣y”）方向，2s～3s内振子的动能_____（选填“增大”或“减小”），该点的振动方程为y=_____cm．
14．某实验小组利用数字实验系统探究弹簧振子的运动规律，装置如图所示，水平光滑导轨上的滑块与轻弹簧组成弹簧振子，滑块上固定有传感器的发射器。把弹簧拉长5
cm后由静止释放，滑块开始振动。他们分析位移—时间图象后发现，滑块的运动是简谐运动，若测得滑块从最左端运动到最右端所用时间为1s，则滑块的振动频率为_____Hz；以释放的瞬时为初始时刻、向右为正方向，则滑块运动的表达式为x=_____
cm。
参考答案
1．B
【解析】
当某物体进行简谐运动时，物体所受的力跟位移成正比，并且总是指向平衡位置，它是一种由自身系统性质决定的周期性运动。
A．讲话时声带的振动没有规律，不是简谐运动。故A不符合题意。
B．音叉的振动，在平衡位置附近做周期性运动。故B符合题意。
C．心脏的跳动没有规律（指振动与受力的规律）。故C不符合题意。
D．秋风中树叶的振动没有规律（指振动与受力的规律）。故D不符合题意。
故选B。
2．B
【解析】
AC．由F=-kx，物体每次通过同一位置时，位移一定相同，回复力也一定相同，所以回复力一定相同，根据简谐运动的特征
可知，物体每次通过同一位置时，位移一定相同，加速度也一定相同，故AC错误；
BD．做简谐运动的物体，每次通过同一位置时，速度可能有两种方向，而速度是矢量，所以速度不一定相同，但速度大小一定相等，所以动能一定相等，故B正确，D错误。
故选B。
3．D
【解析】在t=1.5s时刻，图象切线的斜率为负，说明质点是从x的最大位移处向平衡位置方向运动的，运动的方向沿x的负方向，故A错误．由图可知，1.5s末质点的位移大于0，质点的位移方向为x轴正方向，故B错误．由图可知，在t=2s时刻，质点的位移为0，则速度为最大，故C错误．由图可知，在t=2s时刻，质点的位移为0，则恢复力等于0，根据牛顿第二定律可知加速度等于0，故D正确．故选D.
点睛：此题关键是知道位移时间图象的斜率等于速度，从而分析质点的速度方向．质点通过平衡位置时速度最大，加速度最小；通过最大位移处时加速度最大．
4．D
【解析】
A.
由图读出周期T=1.6s，则频率
故A错误；
B.
质点的振幅等于振子的位移最大值，由图直接读出振幅A=2cm，故B错误；
C.
在0.3s时刻，质点正从平衡位置向最大位移处运动，速度沿正方向；在0.5s时刻，质点正从正向最大位移向平衡位置运动，速度方向沿负方向，故这两个时刻的速度方向相反。故C错误；
D.
由简谐运动的特征
分析得知，在0.3s和0.5s两时刻，质点的位移相同，所以加速度方向相同，故D正确。
5．D
【解析】
A.在对运动员进行研究时,只研究运动员上下的运动,可以把运动员当作质点．故A错误．
B.绳子在运动的过程中要考虑其形状可能对运动员产生的影响,所以不能看作质点．故B错误．
C.由于运动员在跳绳的过程中脚与地面的接触时间占跳跃一次所需时间的,该时间内运动员看作不动,所以不能将跳绳运动看作简谐振动，故C错误．
D.运动员跳绳的过程中向上、向下运动的速度都比较小,受到的空气的阻力可以忽略不计，所以可以将在空中的运动员看作只受重力的作用，故D正确．
6．B
【解析】
取向右为x轴正方向，振子运动到M点时，振子具有负方向最大位移，所以振子运动到M点时开始计时振动图象应是余弦曲线，图象应如B图所示。
7．D
【解析】
弹簧振子以O点为平衡位置，在水平方向上的A、B两点间做简谐运动，故A、B为最大位移处，速度为零，而加速度最大，故A选项错误；振子在通过O点时速度的方向不发生改变，故B选项错误；由简谐运动规律的定义振子的加速度方向总跟位移的方向相反，跟振子的运动方向有时相同，有时相反，故C选项错误；振子离开O点运动后的运动方向与加速度方向相反，故为减速运动，振子靠近O点的运动方向与加速度方向相同故为加速运动，所以D选项正确．
8．A
【解析】
在时，质点的位移为正向最大，质点的速度为零，而加速度方向总是与位移方向相反，大小与位移大小成正比，则加速度为负向最大值；
A.
速度为零，位移为正的最大值与分析相符，故A正确；
B.
速度为零，位移为负的最大值与分析不符，故B错误；
C.
速度为正的最大值，位移为零与分析不符，故C错误；
D.
速度为负的最大值，位移为零与分析不符，故D错误。
9．B
【解析】
根据机械振动的定义：物体在平衡位置附近所做的往复运动，叫做机械振动，通常简称为振动。
A．秋风中树叶落下不是在其平衡位置附近作往复运动。故A不符合题意。
B．声带带的振动发出声音是在其平衡位置附近的振动。故B符合题意。
CD．音叉被移动、火车沿斜坡行驶都是单方向的运动，不是在其平衡位置附近的振动。故CD不符合题意。
10．C
【解析】
A.弹簧振子在从一端向平衡位置运动，弹性势能减小，动能增加，故速度增加；振幅是指偏离平衡位置的最大距离，是不会变的，故A错误；
BC.弹簧振子在从一端向平衡位置运动，弹性势能减小，动能增加，故速度增加；加速度，由于位移x减小，故加速度的大小也减小，故B错误，C正确；
D.物体是加速运动，故速度与加速度同方向，故D错误；
11．52
【解析】
置的时间为0.1s，故周期为0.4s；周期为0.4s，故2s内完成5次全振动；周期为0.4
s，故5s内完成12.5次全振动，一个全振动内通过的路程等于4倍振幅，故5s内路程为振幅的50倍，即s＝50A＝200cm＝2m。
12．50.8-0.04
【解析】
由题得质点振动的周期为：，时间t＝2s＝5T，所以质点完成了5次全振动；在2
s内振子通过的路程为：s＝5×4A＝20×4cm＝80cm＝0.8m；因t＝1.1s＝2T，故1.1
s末振子的位移为－4
cm＝－0.04
m。
13．-y；+y；减小；
；
【解析】
2~3s内负向位移在增大，所以振动方向沿-y方向；加速度方向与位移方向相反，故加速度方向沿+y方向；2~3s内加速度方向和速度方向相反，做减速运动，故动能减小，从图中可知，，故振动方程为
14．0.5;
;
【解析】
根据滑块的振动周期求出振动的频率，再根据确定质点的振动方程．
【详解】
滑块从最右端运动到最左端所用时间为ls，知周期T=2s，则振动频率；角速度，根据知，，所以．
1．下列振动中可以看作一个简谐运动的是（
）.
A．讲话时声带的振动
B．音叉的振动
C．心脏的跳动
D．秋风中树叶的振动
2．做简谐运动的物体，在先后经过同一位置时，下列各量中可能不等的是（
）．
A．加速度
B．速度
C．回复力
D．动能
3．如图所示是某质点做简谐运动的振动图象．关于质点的运动情况，下列描述正确的是（ ）
A．t＝1.5s时，质点正沿x轴正方向运动
B．t＝1.5s时，质点的位移方向为x轴负方向
C．t＝2s时，质点的速度为零
D．t＝2s时，质点的加速度为零
4．一质点做简谐运动，其相对于平衡位置的位移x与时间t的关系图线如图所示，由图可知
A．质点振动的频率为1.6Hz
B．质点的振幅为4.0cm
C．在0.3s和0.5s两时刻，质点的速度方向相同
D．在0.3s和0.5s两时刻，质点的加速度方向相同
5．跳绳是一种健身运动，某运动员一分钟跳180次，假定在每次跳跃中，脚与地面的接触时间占跳跃一次所需时间的，为了算出该运动员跳起的最大高度，我们
A．不能将跳绳中的运动员视为质点
B．可以将运动中的绳子视为质点
C．将跳绳运动看作简谐振动
D．将在空中的运动员看作只受重力的作用
6．如图，弹簧振子在M、N之间做简谐运动。以平衡位置O为原点，建立Ox坐标系。若振子位于M点时开始计时，则其振动图像为（
）
A．
B．
C．
D．
7．弹簧振子以O点为平衡位置，在水平方向上的A、B两点间做简谐运动，以下说法正确的是
(
)
A．振子在A、B两点时的速度和加速度均为零
B．振子在通过O点时速度的方向将发生改变
C．振子的加速度方向总跟速度方向相反
D．振子离开O点运动总是减速运动，靠近O点的运动总是加速运动
8．图为一质点做简谐运动的位移随时间变化的图像，由图可知，在t=4s
时刻，质点的（
）
A．速度为零，位移为正的最大值
B．速度为零，位移为负的最大值
C．速度为正的最大值，位移为零
D．速度为负的最大值，位移为零
9．下列运动可以看成机械振动的是
A．秋风中树叶下落
B．声带发声
C．音叉被移动
D．火车沿斜坡行驶
10．弹簧振子在从一端向平衡位置运动的过程中（
）
A．速度增大，振幅减小
B．速度增大，加速度也增大
C．速度增大，加速度减小
D．速度与加速度的方向相反
11．将一水平放置的弹簧振子从平衡位置向右拉开4
cm后放手，让它做振动．如果从放手到第一次回到平衡位置的时间为0.1
s，则弹簧振子在2
s内完成______次全振动，振子在5
s内通过的路程为______m.
12．一个质点做简谐运动，振幅为4
cm，频率为2.5
Hz，若质点从平衡位置开始向正方向运动时开始计时，经过2
s，质点完成了______次全振动，通过的路程为______m,1.1
s末振子的位移______m.
13．一弹簧振子以O点为平衡位置做简谐运动，则图中2s～3s内振子振动的方向沿_____（选填“+y”或“﹣y”）方向，2.5s时振子的加速度方向为_____（选填“+y”或“﹣y”）方向，2s～3s内振子的动能_____（选填“增大”或“减小”），该点的振动方程为y=_____cm．
14．某实验小组利用数字实验系统探究弹簧振子的运动规律，装置如图所示，水平光滑导轨上的滑块与轻弹簧组成弹簧振子，滑块上固定有传感器的发射器。把弹簧拉长5
cm后由静止释放，滑块开始振动。他们分析位移—时间图象后发现，滑块的运动是简谐运动，若测得滑块从最左端运动到最右端所用时间为1s，则滑块的振动频率为_____Hz；以释放的瞬时为初始时刻、向右为正方向，则滑块运动的表达式为x=_____
cm。
参考答案
1．B
【解析】
当某物体进行简谐运动时，物体所受的力跟位移成正比，并且总是指向平衡位置，它是一种由自身系统性质决定的周期性运动。
A．讲话时声带的振动没有规律，不是简谐运动。故A不符合题意。
B．音叉的振动，在平衡位置附近做周期性运动。故B符合题意。
C．心脏的跳动没有规律（指振动与受力的规律）。故C不符合题意。
D．秋风中树叶的振动没有规律（指振动与受力的规律）。故D不符合题意。
故选B。
2．B
【解析】
AC．由F=-kx，物体每次通过同一位置时，位移一定相同，回复力也一定相同，所以回复力一定相同，根据简谐运动的特征
可知，物体每次通过同一位置时，位移一定相同，加速度也一定相同，故AC错误；
BD．做简谐运动的物体，每次通过同一位置时，速度可能有两种方向，而速度是矢量，所以速度不一定相同，但速度大小一定相等，所以动能一定相等，故B正确，D错误。
故选B。
3．D
【解析】在t=1.5s时刻，图象切线的斜率为负，说明质点是从x的最大位移处向平衡位置方向运动的，运动的方向沿x的负方向，故A错误．由图可知，1.5s末质点的位移大于0，质点的位移方向为x轴正方向，故B错误．由图可知，在t=2s时刻，质点的位移为0，则速度为最大，故C错误．由图可知，在t=2s时刻，质点的位移为0，则恢复力等于0，根据牛顿第二定律可知加速度等于0，故D正确．故选D.
点睛：此题关键是知道位移时间图象的斜率等于速度，从而分析质点的速度方向．质点通过平衡位置时速度最大，加速度最小；通过最大位移处时加速度最大．
4．D
【解析】
A.
由图读出周期T=1.6s，则频率
故A错误；
B.
质点的振幅等于振子的位移最大值，由图直接读出振幅A=2cm，故B错误；
C.
在0.3s时刻，质点正从平衡位置向最大位移处运动，速度沿正方向；在0.5s时刻，质点正从正向最大位移向平衡位置运动，速度方向沿负方向，故这两个时刻的速度方向相反。故C错误；
D.
由简谐运动的特征
分析得知，在0.3s和0.5s两时刻，质点的位移相同，所以加速度方向相同，故D正确。
5．D
【解析】
A.在对运动员进行研究时,只研究运动员上下的运动,可以把运动员当作质点．故A错误．
B.绳子在运动的过程中要考虑其形状可能对运动员产生的影响,所以不能看作质点．故B错误．
C.由于运动员在跳绳的过程中脚与地面的接触时间占跳跃一次所需时间的,该时间内运动员看作不动,所以不能将跳绳运动看作简谐振动，故C错误．
D.运动员跳绳的过程中向上、向下运动的速度都比较小,受到的空气的阻力可以忽略不计，所以可以将在空中的运动员看作只受重力的作用，故D正确．
6．B
【解析】
取向右为x轴正方向，振子运动到M点时，振子具有负方向最大位移，所以振子运动到M点时开始计时振动图象应是余弦曲线，图象应如B图所示。
7．D
【解析】
弹簧振子以O点为平衡位置，在水平方向上的A、B两点间做简谐运动，故A、B为最大位移处，速度为零，而加速度最大，故A选项错误；振子在通过O点时速度的方向不发生改变，故B选项错误；由简谐运动规律的定义振子的加速度方向总跟位移的方向相反，跟振子的运动方向有时相同，有时相反，故C选项错误；振子离开O点运动后的运动方向与加速度方向相反，故为减速运动，振子靠近O点的运动方向与加速度方向相同故为加速运动，所以D选项正确．
8．A
【解析】
在时，质点的位移为正向最大，质点的速度为零，而加速度方向总是与位移方向相反，大小与位移大小成正比，则加速度为负向最大值；
A.
速度为零，位移为正的最大值与分析相符，故A正确；
B.
速度为零，位移为负的最大值与分析不符，故B错误；
C.
速度为正的最大值，位移为零与分析不符，故C错误；
D.
速度为负的最大值，位移为零与分析不符，故D错误。
9．B
【解析】
根据机械振动的定义：物体在平衡位置附近所做的往复运动，叫做机械振动，通常简称为振动。
A．秋风中树叶落下不是在其平衡位置附近作往复运动。故A不符合题意。
B．声带带的振动发出声音是在其平衡位置附近的振动。故B符合题意。
CD．音叉被移动、火车沿斜坡行驶都是单方向的运动，不是在其平衡位置附近的振动。故CD不符合题意。
10．C
【解析】
A.弹簧振子在从一端向平衡位置运动，弹性势能减小，动能增加，故速度增加；振幅是指偏离平衡位置的最大距离，是不会变的，故A错误；
BC.弹簧振子在从一端向平衡位置运动，弹性势能减小，动能增加，故速度增加；加速度，由于位移x减小，故加速度的大小也减小，故B错误，C正确；
D.物体是加速运动，故速度与加速度同方向，故D错误；
11．52
【解析】
置的时间为0.1s，故周期为0.4s；周期为0.4s，故2s内完成5次全振动；周期为0.4
s，故5s内完成12.5次全振动，一个全振动内通过的路程等于4倍振幅，故5s内路程为振幅的50倍，即s＝50A＝200cm＝2m。
12．50.8-0.04
【解析】
由题得质点振动的周期为：，时间t＝2s＝5T，所以质点完成了5次全振动；在2
s内振子通过的路程为：s＝5×4A＝20×4cm＝80cm＝0.8m；因t＝1.1s＝2T，故1.1
s末振子的位移为－4
cm＝－0.04
m。
13．-y；+y；减小；
；
【解析】
2~3s内负向位移在增大，所以振动方向沿-y方向；加速度方向与位移方向相反，故加速度方向沿+y方向；2~3s内加速度方向和速度方向相反，做减速运动，故动能减小，从图中可知，，故振动方程为
14．0.5;
;
【解析】
根据滑块的振动周期求出振动的频率，再根据确定质点的振动方程．
【详解】
滑块从最右端运动到最左端所用时间为ls，知周期T=2s，则振动频率；角速度，根据知，，所以．