惠阳区第三中学2019-2020学年高中物理粤教版选修3-4：1.2简谐运动的力和能量特征 课时练（含解析）

1.2简谐运动的力和能量特征
1．关于单摆，下列说法中正确的是（
）.
A．摆球运动的回复力是摆线拉力与重力的合力
B．摆球在运动过程中经过轨迹上的同一点时，加速度是不变的
C．摆球在运动过程中加速度方向始终指向平衡位置
D．摆球经过平衡位置时，加速度为零
2．关于单摆，以下说法中正确的是（
）.
A．单摆振动不一定是简谐运动
B．最大摆角大于5°时才算单摆
C．秒摆的周期正好是
D．单摆的回复力就是重力和绳子拉力的合力
3．弹簧振子在振动过程中
A．速度最大时，加速度为零
B．速度最大时，加速度也最大
C．速度减小时，加速度也减小
D．速度与加速度的方向始终相反
4．机械振动中，下列各组物理量中其方向始终相反的是
A．回复力与速度
B．位移与速度
C．加速度与位移
D．速度与加速度
5．机械振动中，下列各组物理量中其大小变化始终一致的是
A．回复力与速度
B．位移与速度
C．加速度与速度
D．位移与加速度
6．如果摩擦和空气阻力不能忽略，那么任何物体的机械振动严格地讲都不是简谐运动，因此，振幅、周期和机槭能的变化情况是
A．振幅减小，周期减小，机械能减小
B．振幅减小，周期不变，机械能减小
C．振幅不变，周期减小，机械能减小
D．振幅不变，周期不变，机械能减小
7．关于做简谐运动的物体，图中能正确表示它所受回复力和位移关系的是
A．B．C．D．
8．弹簧振子在做简谐振动的过程中，振子通过平衡位置时
(
)
A．速度值最大
B．回复力的值最大
C．加速度值最大
D．位移最大
9．单摆做简谐运动时，摆球所受回复力是（
）.
A．摆球受到的重力
B．摆球受到的重力沿圆弧方向上的分力
C．摆球受到的重力和悬线对摆球的拉力的合力
D．摆球受到的重力和悬线对摆球的拉力的合力沿圆弧切线方向上的分力
10．弹簧振子做简谐运动，O为平衡位置，当它经过点O时开始计时，经过0.3s，第一次到达点M，再经过0.2s第二次到达点M，则弹簧振子的周期可能为
A．0.53s
B．1.4s
C．1.6s
D．2
11．如图所示，一个质点在平衡位置O点附近做简谐运动，B、C两点分别为质点振动过程中的最大位移处，若从O点开始计时，经过3s质点第一次经过M点，再继续运动,又经过0.3s它第二次经过M点，则再经过__________s该质点第三次经过M点。
12．甲、乙两物体做简谐运动，甲振动20次时，乙振动了40次，则甲、乙振动周期之比是_____，若甲的振幅减小了2倍而乙的振幅不变，则甲、乙周期之比是_______。
13．如图所示的是一简谐运动图象,由图可知,振动质点的频率是___________HZ,质点需经过_________s通过的路程是为0.84m,在图中画出B___,D____时刻质点的运动方向.
参考答案
1．B
【解析】
A．单摆在运动过程中的回复力是重力沿圆弧方向上切向分力，而不是摆线的张力和重力的合力。故A错误。
B．摆球在运动过程中，经过轨迹上的同一点时，受力不变，故加速度相同。故B正确。
C．摆球在运动过程中，恢复力产生的加速度的方向始终指向平衡位置，而向心加速度指向悬点，合成后，方向在变化。故C错误。
D．单摆过平衡位置时，由于具有向心加速度，所受的合力指向悬点，不为零。故D错误。
故选B。
2．A
【解析】
AB．单摆是理想化模型，单摆的振动只有在摆角小于5°、振幅不太大的情况下才看作是简谐运动。故A正确，B错误。
C．秒摆的摆长是1m，其周期约为2s。故C错误。
D．单摆在运动过程中的回复力是重力沿圆弧方向上切向分力，而不是摆线的张力和重力的合力。故D错误。
故选A。
3．A
【解析】
AB．速度最大时，弹簧振子处于平衡位置，回复力为零，加速度为零，故A正确，B错误；
C．弹簧振子由平衡位置向最大位移处运动过程中，速度减小，加速度增大，故C错误；
D．弹簧振子由位移最大处向平衡位置运动时，速度与加速度方向相同，故D错误。
故选A．
4．C
【解析】
回复力与位移的关系：
根据牛顿第二定律：
可知加速度与位移方向始终相反，故C正确，ABD错误。
故选C．
5．D
【解析】
回复力与位移的关系：
根据牛顿第二定律：
所以加速度大小与位移大小变化一致，弹簧振子由平衡位置向最大位移处运动过程中，速度减小，位移增大，加速度增大，故D正确，ABC错误。
故选D．
6．B
【解析】
重力以外的力做负功则机械能要减小，故如果存在摩擦和空气阻力则机械能减小，振子到达最大位移处速度为零，即动能为零，则势能等于机械能，由于机械能减小则势能减小，故振幅减小，周期与振幅无关，比如单摆的振动周期
只与重力加速度和摆长有关，与振幅以及回复力大小无关，故存在摩擦和空气阻力不影响其周期，即周期不变；
故B正确，ACD错误；
故选择B；
7．B
【解析】
由可知，回复力与位移大小成反比，方向与位移方向相反，故其图象为B选项的图象，故ACD错误，B正确；
故选B；
8．A
【解析】
弹簧振子在做简谐运动的过程中，振子通过平衡位置时，弹性势能最小，动能最大，故速度最大，A正确；弹簧振子在做简谐运动的过程中，振子通过平衡位置时，位移为零，根据，回复力为零，根据，加速度为零，BCD错误．
9．BD
【解析】
摆球的回复力不是所受重力和摆线对摆球的拉力的合力，而是摆球的重力沿圆弧切线方向的分力或摆球所受的重力和拉力的合力沿着切线方向的分力。
A．摆球受到的重力。故A不符合题意。
B．摆球受到的重力沿圆弧方向上的分力。故B符合题意。
C．摆球受到的重力和悬线对摆球的拉力的合力。故C不符合题意。
D．摆球受到的重力和悬线对摆球的拉力的合力沿圆弧切线方向上的分力。故D符合题意。
故选BD。
10．AC
【解析】
如图甲所示，若从O点开始向右振子按下面路线振动，则振子的振动周期为：
如图乙所示，若从O点开始向左振子按下面路线振动，令从O到M的时间为t，则有
则可解得
振子的振动周期为
故AC正确。
11．12.3s或3.9s
【解析】
[1]．一个质点在平衡位置O点附近做简谐运动，B、C两点分别为质点振动过程中的最大位移处，若从O点开始计时，经过3s质点第一次经过M点，再继续运动,又经过0.3s它第二次经过M点，说明周期是3.15S或者1.05S。则再经过12.3s或3.9s该质点第三次经过M点。
12．2:1
2:1
【解析】
[1][2]．在相等的时间内振动的次数与周期成反比，周期与振幅无关．所以甲、乙振动周期之比始终是2:1。
13．0.125
84
↓
↑
【解析】
[1]在相等的时间内振动的次数与周期成反比，周期与振幅无关．由图像可知周期T=8s，所以频率0.125；
[2]质点经过一个周期的路程为s=4A=0.08m，当通过的路程是为0.84m，则需要经过的时间为：
s
[3][4]由图可知，质点B将向下运动，质点D将向上运动，如图所示：