漯河市第五高级中学2019-2020学年高中物理人教版选修3-4：11.2简谐运动的描述 课时作业（含解析）
文档属性
| 名称 | 漯河市第五高级中学2019-2020学年高中物理人教版选修3-4：11.2简谐运动的描述 课时作业（含解析） |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 353.5KB | ||
| 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 | 2020-07-17 11:32:52 | ||
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文档简介
11.2简谐运动的描述
1．一质点做简谐运动的位移-时间图线如图所示．关于此质点的振动，下列说法中正确的是（ ）
A．质点做简谐运动的振幅是
B．在时间内，质点向轴正向运动
C．在内，质点的动能在增大
D．在内，质点的加速度在增大
2．关于做简谐运动的物体的位移、加速度和速度间的关系，下列说法中正确的是（ ）
A．位移的方向总跟加速度的方向相反，跟速度的方向相同
B．位移减小时，加速度减小，速度增大
C．物体的运动方向指向平衡位置时，速度方向跟位移方向相同
D．物体的运动方向不变时，加速度的方向不变
3．一质点作简谐运动的图像如图所示，下列说法正确的是（ ）
A．质点振动的频率是
B．在内质点经过的路程是
C．第末质点的速度为零
D．在和两时刻，质点位移大小相等、方向相同
4．一单摆做小角度摆动，其振动图象如图，以下说法正确的是（ ）
A．时刻摆球速度为零，悬线对它的拉力为零
B．时刻摆球速度最大，悬线对它的拉力最大
C．时刻摆球速度最大，悬线对它的拉力最小
D．时刻摆球速度最小，悬线对它的拉力最大
5．如图所示，弹簧振子的质量为，做简谐振动，当它运动到平衡位置左侧时，受到的回复力是，当它运动到平衡位置右侧时，它的加速度（ ）
A．大小为，向右
B．大小为，向左
C．大小为，向左
D．大小为，向右
6．某做简谐运动的物体的位移一时间图象如图所示，下列说法正确的是( )
A．简谐运动的振幅为2cm
B．简谐运动的周期为0.3s
C．位移一时间图象就是振动物体的运动轨迹
D．物体经过图象中A点时速度方向沿t轴负方向
7．如图所示，弹簧振子以O点为平衡位置在A、B间振动，AB=8cm，振子由A点向右运动到B点所需的时间为0.2?s，则正确的是( )
A．振幅是8?cm
B．从A至C振子做减速运动
C．周期是0.8?s
D．周期是0.4
8．如图所示，水平放置的弹性长绳上有一系列均匀分布的质点1、2、3……，现使质点1沿竖直方向作简谐运动，振动将沿绳向右传播，质点1的起始振动方向向上，当振动传播到质点13时，质点1恰好完成一次全振动，此时质点9的运动情况是
A．加速度方向竖直向上
B．加速度方向竖直向下
C．速度方向竖直向上
D．速度方向竖直向下
9．一个质点做简谐振动的图象如图所示，下列说法中正确的是（ ）
A．质点的振动频率为 B．在末，速度为零，回复力为正向最大
C．在内质点经过的路程是 D．和末的两时刻质点的位移相等
10．一个物体做简谐运动，下列说法中正确的是( )
A．物体运动过程中相距最远的两点之间的距离叫做振幅
B．物体先后两次经过同一位置所经历的时间叫做振动周期
C．物体在1秒钟内完成全振动的次数叫做振动频率
D．物体在各个时刻所处的不同状态叫做相位
11．某质点在竖直方向上做简谐运动，规定竖直向上为正方向，质点的振动图像如图所示，则质点在10 S时的速度方向为_________ (选填“竖直向上”或“竖直向下")，0.5～1.5 s时间内的位移为______cm，0～s内运动的路程为_________cm．
12．如图所示，一质点沿水平直线做简谐运动，先后以相同速度通过a、b两点，经历时间t1＝1s，过b点后再经t2＝1s质点第一次反向通过b点．若在这两秒内质点所通过的路程是8cm，则该质点的振动周期为_________s，振幅为_______cm．
13．对如图所示的弹簧振子，取水平向右方向为振子偏离开平衡位置的位移的正方向，得到如图所示的振动图象．由图象回答下列问题：
（）简谐运动的周期和振幅各多少．
（）时，振子位移是多少．
（）如果振子质量，弹簧的劲度系数为，振子的最大回复力与最大加速度各是多少．
14．弹簧振子从距离平衡位置5 cm处由静止释放，4 s内完成5次全振动。
(1)这个弹簧振子的振幅为多少？振动周期为多少？频率多少Hz？
(2)4 s末振子的位移大小为多少？4 s内振子运动的路程为多少？
(3)若其他条件不变，只是使振子改为在距平衡位置2.5 cm处由静止释放，该振子的周期为多少？
参考答案
1．D
【解析】从图中可知质点的振幅为5.0cm，A错误；根据振动图象可知，在0.5s～1.0s时间内，振动向平衡位置振动，沿x轴负方向振动，B错误；在1.0s～1.5s时间内，质点远离平衡位置，则速度减小，加速度增大，动能减小，C错误D正确．
2．B
【解析】根据回复力公式，位移方向总跟加速度方向相反；质点经过同一位置，位移方向总是由平衡位置指向质点所在位置，而速度方向两种，可能与位移方向相同，也可能与位移方向相反，A错误；位移减小时，质点靠近平衡位置，加速度减小，速度增大，B正确；物体运动方向指向平衡位置时，位移方向离开平衡位置，速度方向跟位移方向相反，C错误；物体的运动方向改变的时刻出现在最大位移位置，此时加速度方向不变，D错误．
3．B
【解析】从图中可知质点振动的周期，故频率为： ，A错误； 内的质点路程为，B正确； 时刻与第末，质点位于平衡位置，故速度最大，故C错误；在和两时刻，质点的位移大小相同，但方向相反，D错误．
4．B
【解析】
由图读出时刻位移最大，说明摆球在最大位移处，速度为零，悬线对它的拉力最小，A错误；由图读出时刻位移为零，说明摆球在平衡位置，摆球速度速度最大，悬线对它的拉力最大，B正确；由图读出时刻位移最大，说明摆球在最大位移处，速度为零，悬线对它的拉力最小，C错误；由图读出时刻位移为零，说明摆球在平衡位置，摆球速度速度最大，悬线对它的拉力最大，D错误．
【点睛】根据位移情况分析摆球的位置，分析摆球的速度和拉力大小．当摆球在平衡位置时速度最大，悬线对它的拉力最大；当摆球在最大位移处速度为零，悬线对它的拉力最小．
5．B
【解析】在光滑水平面上做简谐振动的物体质量为，当它运动到平衡位置左侧时，受到的回复力是．有： …①
当它运动到平衡位置右侧时，回复力为： …②
联立①②解得： ，向左．
故加速度： ，故B正确，ACD错误；
故选B。
【点睛】做简谐振动的物体，回复力，与位移x成正比；根据求解加速度。
6．A
【解析】
AB、根据振动图像可以知道周期T=0.4s,振幅A=2cm,故A正确，B错误
C、位移一时间图像反映了质点的位置随时间的变化情况，不是物体的运动轨迹，故C错；
D、物体经过图像中A点时速度方向沿规定的正方向运动，故D错；
故选A
7．D
【解析】
【分析】
【详解】
A．由图可知AB=8cm，所以振幅是4cm，故A错误；
B．越靠近平衡位置速度越大，所以从A至C振子做加速运动，故B错误；
CD．振子由A点向右运动到B点所需的时间为0.2?s，这是半个周期的时间，所以周期是0.4，故C错误，D正确。
故选D。
8．BD
【解析】由题可知，质点1的起振方向向上，介质中各质点起振方向均向上，波向右传播，画出1-13个质点间的波形如图所示：
由图可以看出，质点9正在向下运动，速度方向向下，位移减小，加速度也正在减小，且方向竖直向下，故BD正确，AC错误。
9．CD
【解析】由图知，周期为，质点的振动频率为： ，故A错误；在末，质点的位移为正向最大，速度为零，由F=-kx知回复力为负向最大，故B错误；振幅为； 时间为个周期，一个周期内质点通过的路程为： ，故路程为；所以C是正确的；根据图象的对称性分析和位移大小相同，方向相同（同正），所以D正确的；故选CD．
10．CD
【解析】
A、偏离平衡位置最大的距离叫振幅，故A错误；
B、物体先后以相同的运动状态通过同一位置所经历的时间叫做振动周期，故B错误；
C、物体在1秒钟内完成全振动的次数叫做振动频率，故C正确；
D、物体在各个时刻所处的不同状态叫做相位，故D正确；
故选CD
11．竖直向上 -80
【解析】
【分析】
【详解】
由图可知，该质点振动的周期为2s，由简谐运动的周期性可知，10s时的运动情况与t=0时相同，速度方向为x轴正方向，即竖直向上；该质点的振动方程为，t1=0.5s时，x1=40cm；t2=1.5s时，x1=-40cm；0.5-1.5s时间内质点的位移为x=x2-x1=-80cm；时， 质点在0- 内运动的路程为: s=8A-=(320-20 )cm
12．4 4
【解析】
设简谐运动的平衡位置为O．质点先后以相同的速度通过A、B两点，说明A、B两点关于平衡位置O点对称，所以质点由A到O时间与由O到B的时间相等．那么从平衡位置O到B点的时间 t1=0.5s，因过B点后质点再经过t=1s又第二次通过B点，根据对称性得知质点从B点到最大位置的时间 t2=0.5s，因此，质点振动的周期是T=4×（t1+t2）=4×（0.5+0.5）s=4s；质点做简谐运动时，每个周期内通过的路程是4A，由于t=2s=T/2，质点通过的路程为2A，即2A=8cm，所以振幅A=4cm；
点睛：简谐运动的质点，以同样的速度经过某两点时，它们的位置关于平衡位置对称；当经过同一位置时，它们的速度大小相同，方向相反．
13．（）； （）（）；
【解析】（）依据图象可知周期，振幅．
（）由图可知，2s时的位移．
（）依据牛二定律．解得最大的回复力．最大加速度．
14．(1)5 0.8 1.25 (2)5 cm 100 cm (3)0.8 s
【解析】
(1)根据题意，振子从距离平衡位置5 cm处由静止释放，说明弹簧振子在振动过程中离开平衡位置的最大距离是5 cm，即振幅为5 cm．振子在4 s内完成5次全振动．则T＝0.8 s，又因为f＝1/T得f＝1.25 Hz．
(2)4 s内完成5次全振动，即振子又回到原来的初始点，因而位移大小为5 cm，振子一次全振动的路程为20 cm，则5次全振动的路程为s＝100 cm．
(3)弹簧振子的周期是由弹簧的劲度系数和振子质量决定的，其固有周期与振幅大小无关，故周期仍为0.8 s．
1．一质点做简谐运动的位移-时间图线如图所示．关于此质点的振动，下列说法中正确的是（ ）
A．质点做简谐运动的振幅是
B．在时间内，质点向轴正向运动
C．在内，质点的动能在增大
D．在内，质点的加速度在增大
2．关于做简谐运动的物体的位移、加速度和速度间的关系，下列说法中正确的是（ ）
A．位移的方向总跟加速度的方向相反，跟速度的方向相同
B．位移减小时，加速度减小，速度增大
C．物体的运动方向指向平衡位置时，速度方向跟位移方向相同
D．物体的运动方向不变时，加速度的方向不变
3．一质点作简谐运动的图像如图所示，下列说法正确的是（ ）
A．质点振动的频率是
B．在内质点经过的路程是
C．第末质点的速度为零
D．在和两时刻，质点位移大小相等、方向相同
4．一单摆做小角度摆动，其振动图象如图，以下说法正确的是（ ）
A．时刻摆球速度为零，悬线对它的拉力为零
B．时刻摆球速度最大，悬线对它的拉力最大
C．时刻摆球速度最大，悬线对它的拉力最小
D．时刻摆球速度最小，悬线对它的拉力最大
5．如图所示，弹簧振子的质量为，做简谐振动，当它运动到平衡位置左侧时，受到的回复力是，当它运动到平衡位置右侧时，它的加速度（ ）
A．大小为，向右
B．大小为，向左
C．大小为，向左
D．大小为，向右
6．某做简谐运动的物体的位移一时间图象如图所示，下列说法正确的是( )
A．简谐运动的振幅为2cm
B．简谐运动的周期为0.3s
C．位移一时间图象就是振动物体的运动轨迹
D．物体经过图象中A点时速度方向沿t轴负方向
7．如图所示，弹簧振子以O点为平衡位置在A、B间振动，AB=8cm，振子由A点向右运动到B点所需的时间为0.2?s，则正确的是( )
A．振幅是8?cm
B．从A至C振子做减速运动
C．周期是0.8?s
D．周期是0.4
8．如图所示，水平放置的弹性长绳上有一系列均匀分布的质点1、2、3……，现使质点1沿竖直方向作简谐运动，振动将沿绳向右传播，质点1的起始振动方向向上，当振动传播到质点13时，质点1恰好完成一次全振动，此时质点9的运动情况是
A．加速度方向竖直向上
B．加速度方向竖直向下
C．速度方向竖直向上
D．速度方向竖直向下
9．一个质点做简谐振动的图象如图所示，下列说法中正确的是（ ）
A．质点的振动频率为 B．在末，速度为零，回复力为正向最大
C．在内质点经过的路程是 D．和末的两时刻质点的位移相等
10．一个物体做简谐运动，下列说法中正确的是( )
A．物体运动过程中相距最远的两点之间的距离叫做振幅
B．物体先后两次经过同一位置所经历的时间叫做振动周期
C．物体在1秒钟内完成全振动的次数叫做振动频率
D．物体在各个时刻所处的不同状态叫做相位
11．某质点在竖直方向上做简谐运动，规定竖直向上为正方向，质点的振动图像如图所示，则质点在10 S时的速度方向为_________ (选填“竖直向上”或“竖直向下")，0.5～1.5 s时间内的位移为______cm，0～s内运动的路程为_________cm．
12．如图所示，一质点沿水平直线做简谐运动，先后以相同速度通过a、b两点，经历时间t1＝1s，过b点后再经t2＝1s质点第一次反向通过b点．若在这两秒内质点所通过的路程是8cm，则该质点的振动周期为_________s，振幅为_______cm．
13．对如图所示的弹簧振子，取水平向右方向为振子偏离开平衡位置的位移的正方向，得到如图所示的振动图象．由图象回答下列问题：
（）简谐运动的周期和振幅各多少．
（）时，振子位移是多少．
（）如果振子质量，弹簧的劲度系数为，振子的最大回复力与最大加速度各是多少．
14．弹簧振子从距离平衡位置5 cm处由静止释放，4 s内完成5次全振动。
(1)这个弹簧振子的振幅为多少？振动周期为多少？频率多少Hz？
(2)4 s末振子的位移大小为多少？4 s内振子运动的路程为多少？
(3)若其他条件不变，只是使振子改为在距平衡位置2.5 cm处由静止释放，该振子的周期为多少？
参考答案
1．D
【解析】从图中可知质点的振幅为5.0cm，A错误；根据振动图象可知，在0.5s～1.0s时间内，振动向平衡位置振动，沿x轴负方向振动，B错误；在1.0s～1.5s时间内，质点远离平衡位置，则速度减小，加速度增大，动能减小，C错误D正确．
2．B
【解析】根据回复力公式，位移方向总跟加速度方向相反；质点经过同一位置，位移方向总是由平衡位置指向质点所在位置，而速度方向两种，可能与位移方向相同，也可能与位移方向相反，A错误；位移减小时，质点靠近平衡位置，加速度减小，速度增大，B正确；物体运动方向指向平衡位置时，位移方向离开平衡位置，速度方向跟位移方向相反，C错误；物体的运动方向改变的时刻出现在最大位移位置，此时加速度方向不变，D错误．
3．B
【解析】从图中可知质点振动的周期，故频率为： ，A错误； 内的质点路程为，B正确； 时刻与第末，质点位于平衡位置，故速度最大，故C错误；在和两时刻，质点的位移大小相同，但方向相反，D错误．
4．B
【解析】
由图读出时刻位移最大，说明摆球在最大位移处，速度为零，悬线对它的拉力最小，A错误；由图读出时刻位移为零，说明摆球在平衡位置，摆球速度速度最大，悬线对它的拉力最大，B正确；由图读出时刻位移最大，说明摆球在最大位移处，速度为零，悬线对它的拉力最小，C错误；由图读出时刻位移为零，说明摆球在平衡位置，摆球速度速度最大，悬线对它的拉力最大，D错误．
【点睛】根据位移情况分析摆球的位置，分析摆球的速度和拉力大小．当摆球在平衡位置时速度最大，悬线对它的拉力最大；当摆球在最大位移处速度为零，悬线对它的拉力最小．
5．B
【解析】在光滑水平面上做简谐振动的物体质量为，当它运动到平衡位置左侧时，受到的回复力是．有： …①
当它运动到平衡位置右侧时，回复力为： …②
联立①②解得： ，向左．
故加速度： ，故B正确，ACD错误；
故选B。
【点睛】做简谐振动的物体，回复力，与位移x成正比；根据求解加速度。
6．A
【解析】
AB、根据振动图像可以知道周期T=0.4s,振幅A=2cm,故A正确，B错误
C、位移一时间图像反映了质点的位置随时间的变化情况，不是物体的运动轨迹，故C错；
D、物体经过图像中A点时速度方向沿规定的正方向运动，故D错；
故选A
7．D
【解析】
【分析】
【详解】
A．由图可知AB=8cm，所以振幅是4cm，故A错误；
B．越靠近平衡位置速度越大，所以从A至C振子做加速运动，故B错误；
CD．振子由A点向右运动到B点所需的时间为0.2?s，这是半个周期的时间，所以周期是0.4，故C错误，D正确。
故选D。
8．BD
【解析】由题可知，质点1的起振方向向上，介质中各质点起振方向均向上，波向右传播，画出1-13个质点间的波形如图所示：
由图可以看出，质点9正在向下运动，速度方向向下，位移减小，加速度也正在减小，且方向竖直向下，故BD正确，AC错误。
9．CD
【解析】由图知，周期为，质点的振动频率为： ，故A错误；在末，质点的位移为正向最大，速度为零，由F=-kx知回复力为负向最大，故B错误；振幅为； 时间为个周期，一个周期内质点通过的路程为： ，故路程为；所以C是正确的；根据图象的对称性分析和位移大小相同，方向相同（同正），所以D正确的；故选CD．
10．CD
【解析】
A、偏离平衡位置最大的距离叫振幅，故A错误；
B、物体先后以相同的运动状态通过同一位置所经历的时间叫做振动周期，故B错误；
C、物体在1秒钟内完成全振动的次数叫做振动频率，故C正确；
D、物体在各个时刻所处的不同状态叫做相位，故D正确；
故选CD
11．竖直向上 -80
【解析】
【分析】
【详解】
由图可知，该质点振动的周期为2s，由简谐运动的周期性可知，10s时的运动情况与t=0时相同，速度方向为x轴正方向，即竖直向上；该质点的振动方程为，t1=0.5s时，x1=40cm；t2=1.5s时，x1=-40cm；0.5-1.5s时间内质点的位移为x=x2-x1=-80cm；时， 质点在0- 内运动的路程为: s=8A-=(320-20 )cm
12．4 4
【解析】
设简谐运动的平衡位置为O．质点先后以相同的速度通过A、B两点，说明A、B两点关于平衡位置O点对称，所以质点由A到O时间与由O到B的时间相等．那么从平衡位置O到B点的时间 t1=0.5s，因过B点后质点再经过t=1s又第二次通过B点，根据对称性得知质点从B点到最大位置的时间 t2=0.5s，因此，质点振动的周期是T=4×（t1+t2）=4×（0.5+0.5）s=4s；质点做简谐运动时，每个周期内通过的路程是4A，由于t=2s=T/2，质点通过的路程为2A，即2A=8cm，所以振幅A=4cm；
点睛：简谐运动的质点，以同样的速度经过某两点时，它们的位置关于平衡位置对称；当经过同一位置时，它们的速度大小相同，方向相反．
13．（）； （）（）；
【解析】（）依据图象可知周期，振幅．
（）由图可知，2s时的位移．
（）依据牛二定律．解得最大的回复力．最大加速度．
14．(1)5 0.8 1.25 (2)5 cm 100 cm (3)0.8 s
【解析】
(1)根据题意，振子从距离平衡位置5 cm处由静止释放，说明弹簧振子在振动过程中离开平衡位置的最大距离是5 cm，即振幅为5 cm．振子在4 s内完成5次全振动．则T＝0.8 s，又因为f＝1/T得f＝1.25 Hz．
(2)4 s内完成5次全振动，即振子又回到原来的初始点，因而位移大小为5 cm，振子一次全振动的路程为20 cm，则5次全振动的路程为s＝100 cm．
(3)弹簧振子的周期是由弹簧的劲度系数和振子质量决定的，其固有周期与振幅大小无关，故周期仍为0.8 s．