2020-2021学年高二下学期物理人教版选修3-4随堂课时练 简谐运动word版含答案

2020-2021学年高二物理人教版选修3-4随堂课时练
简谐运动
1.某弹簧振子沿x轴的简谐运动图像如图所示，下列描述正确的是(
)
A.时，振子的速度为零，加速度为负的最大值
B.时，振子的速度为负，加速度为正的最大值
C.时，振子的速度为负的最大值，加速度为零
D.时，振子的速度为正，加速度为负的最大值
2.如图，弹簧振子在之间做简谐运动。以平衡位置O为原点，建立坐标系。取M到N为正方向，若从振子位于M点时开始计时，则其振动图像为(
)
A.
B.
C.
D.
3.如图是某质点做简谐运动时的振动图像，根据图像可以判断(
)
A.在第1.5秒时，质点向x轴正方向运动
B.在第2秒末到第3秒未，质点做加速运动
C.在第1秒末，质点的加速度为零
D.在第1秒末到第3秒末，质点所受合外力做功为零
4.如图甲所示，弹簧振子以O点为平衡位置，在两点之间做简谐运动，取A到B为正方向，振子的位移x随时间t的变化如图乙所示，下列说法正确的是(
)
A.时，振子在O点右侧6
cm处
B.时，振子的速度方向为负方向
C.和时，振子的加速度完全相同
D.到的时间内，振子的速度逐渐减小
5.如图所示,一弹簧振子在一条直线上做简谐运动,第一次先后经过两点时速度相同,那么,下列说法正确的是(
)
A.振子在两点所受弹簧弹力相同
B.振子在两点相对平衡位置的位移相同
C.振子在两点加速度大小相等
D.从M点到N点,振子先做匀加速运动,后做匀减速运动
6.对简谐运动的回复力公式的理解，正确的是(
)
A.k只表示弹簧的劲度系数
B.式中的负号表示回复力总是负值
C.位移x是相对平衡位置的位移
D.回复力只随位移变化，不随时间变化
7.一列沿直线传播的简谐横波，其传播速度为80m/s，波源的振动图像如图所示，则这列波的波长和频率分别为(
)
A．800m，10Hz
B．8m，10Hz
C．8m，1Hz
D．4m，20Hz
8.直立的轻弹簧一端固定在地面上，另一端拴住一个铁块，现让铁块在竖直方向做往复运动，从块所受合力为零开始计时，取向上为正方向，其运动的位移-时间图像如图所示（
）
A.时物体对弹簧的压力最大
B.和两时刻弹簧的弹力相等
C.至这段时间物体做加速度逐渐增大的加速运动
D.至这段时间内物体的动能和弹簧的弹性势都在增大
9.如图所示，一轻质弹簧上端固定在天花板上，下端连接一物块，物块沿竖直方向以点为中心点，在两点之间做周期为的简谐运动。已知在时刻物块的速度大小为，方向向下，动能为。下列说法正确的是(
)
A.如果在时刻物块的速度大小也为，方向向下，则的最小值小于
B.如果在时刻物块的动能也为，则的最小值为
C.物块通过点时动能最小
D.当物块通过点时，其加速度最大
10.如图所示，一根轻质弹簧上端固定在天花板上，下端挂一重物(可视为质点)，重物静止时处于位置。现用手托重物使之缓慢上升至位置，此时弹簧长度恢复至原长。之后由静止释放重物使其沿竖直方向在位置和位置(图中未画出)之间做往复运动。重物运动过程中弹簧始终处于弹性限度内。关于上述过程(不计空气阻力)，下列说法中正确的是（
）
A.重物在位置时，其加速度的数值大于当地重力加速度的值
B.在重物从位置下落到位置的过程中，重力的冲量大于弹簧弹力的冲量
C.
在重物从位置到位置和从位置到位置的两个过程中，弹簧弹力对重物所做的功相同
D.在手托重物从位置缓慢上升到位置的过程中，手对重物所做的功等于重物往复运动过程中所具有的最大动能
11.如图所示，光滑直杆上弹簧连接的小球以点为平衡位置，在两点之间做简谐运动。以点为原点，选择由指向为正方向，建立坐标轴。小球经过点时开始计时，经过首次到达点。则小球在第一个周期内的振动图像为(
)
A.
B.
C.
D.
12.下列所述振动系统不可看成弹簧振子的是(
)
A.如图甲所示，竖直悬挂的轻弹簧与小铅球组成的系统
B.如图乙所示，放在光滑斜面上的铁块与轻弹簧组成的系统
C.如图丙所示，光滑水平面上，两根轻弹簧系住一个小钢球组成的系统
D.蹦极运动中的人与弹性绳组成的系统
13.一个做简谐振动的弹簧振子，时位于平衡位置，其机械能随时间变化的图像应为(
)
A.
B.
C.
D.
14.两木块质量分别为，用劲度系数为k的轻弹簧连在一起，放在水平地面上，如图所示，用外力将木块A压下一段距离，木块A静止，释放后A上下做简谐运动。在振动过程中，木块B刚好始终不离开地面（即它对地面最小压力为零）。以下说法正确的是(
)
A.在振动过程中木块A的机械能守恒
B.A做简谐运动的振幅为
C.A做简谐运动的振幅为
D.木块B对地面的最大压力是
15.如图所示是用频闪照相的方法获得的弹簧振子的位移——时间图像，下列有关该图像的说法正确的是(
)
A.该图像的坐标原点是建立在弹簧振子合力为零的位置
B.从图像可以看出振子在振动过程中是沿x轴方向振动的
C.如图所示的位移——时间图像是让底片沿x轴方向以一定速度匀速运动得到的
D.图像中振子的疏密显示出振子位置变化的快慢
16.如图所示为某简谐运动的图象,若t=0时,质点正经过O点向b运动,则下列说法正确的是(??
)
A.质点在0.7s时,正在远离平衡位置运动
B.质点在1.5s时的位移达到最大
C.由1.2s到1.4s,质点正在远离平衡位置
D.由1.6s到1.8s,质点正在远离平衡位置
17.如图甲所示为一简谐波在时刻的图像，图乙所示为处的质点的振动图像，则下列判断正确的是(
)
A.这列波的波速是2
m/s
B.这列波的传播方向沿正方向
C.
时点的位移为0.2
m
D.从时刻开始点的振动方程为
18.简谐运动的振动图像可用下述方法画出：如图甲所示，在弹簧振子的小球上安装一支绘图笔P，让一条纸带在与小球振动方向垂直的方向上匀速运动，绘图笔P在纸带上画出的就是小球的振动图像。取弹簧振子水平向右的方向为小球离开平衡位置的位移的正方向，纸带运动的距离代表时间，得到的振动图像如图乙所示。
（1）为什么必须匀速拖动纸带？
（2）刚开始计时时，小球处在什么位置？时小球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，振动图像上1
s处和3
s处对应纸带上两点间的距离是多少？
19.一弹簧振子的振动图像如图所示,求:
（1）振子简谐运动振幅A、周期T分别是多少,写出该简谐运动的表达式;
（2）振子做简谐运动20s时的位移是多少?前20s的总路程是多少?
参考答案
1.答案：A
解析：时，振子在正的最大位移处，振子的速度为零，由知，加速度为负的最大值，A正确；时，振子位于平衡位置，由知，加速度为零，B错误；时，振子在负的最大位移处，由知，加速度为正的最大值，C错误；时，振子位于平衡位置，由知，加速度为零，D错误。
2.答案：B
解析：振子运动到M点时，振子具有负方向最大位移，若从振子位于M点时开始计时，则其振动图像应如选项B所示。
3.答案：D
解析：图像的斜率表示速度，在第1.5
s时，斜率为负，说明向x轴负方向运动，故A错误；在第2秒末到第3秒末，质点远离平衡位置，做减速运动，故B错误；根据，在第1秒末，质点的加速度为负向最大，故C错误；在第1秒末到第3秒末，动能变化量为零，故合外力做功为零，故D正确。
4.答案：B
解析：在0～0.4
s内，振子做变减速运动，不是匀速运动，所以时，振子不在O点右侧6
cm处，故A错误；由题图乙知，时，图像的斜率为负，说明振子的速度为负，故B正确；和时，振子的位移方向相反，由知加速度方向相反，故C错误；到的时间内，振子的位移减小，向平衡位置靠近，速度逐渐增大，故D错误。
5.答案：C
解析：因位移、速度、加速度和弹力都是矢景,它们要相同必须大小相等、方向相同。两点关于O点对称,振子所受弹力应大小相等、方向相反,振子位移也是大小相等,方向相反。由此可知,A、B选项错误;振子在两点的加速度虽然方向相反,但大小相等,故C选项正确;振子由速度越来越大,但加速度越来越小,振子做加速运动,但不是匀加速运动。振子由速度越来越小,但加速度越来越大,振子做减速运动,但不是匀减速运动,故D选项错误。由以上分析可知,正确答案为C。
6.答案：C
解析：k是一个常数,由振动系统决定,不一定是弹簧的劲度系数;位移x是相对平衡位置的位移;中的负号表示回复力总是与振动物体的位移方向相反;回复力随时间按正弦规律变化。
7.答案：B
解析：由振动图线可知，此波的频率为：；波长为：；选项B正确。
8.答案：D
解析：A.时物体在平衡位置上方最大位移处，此时加速度向下最大，物体发生失重最大，此时对弹簧的压力最小，选项A错误；
B.
和两时刻物块相对平衡位置的位移大小相等，但此时弹簧的形变量不同，即弹簧的弹力不相等，选项B错误；
CD.至这段时间物体从最高点向平衡位置运动，相对平衡位置的位移逐渐减小，则所受合外力逐渐减小，则加速度减小，即物体做加速度逐渐减小的加速运动，此过程中物体的动能变大，弹簧不断被压缩，弹性势能逐渐变大，选项C错误，D正确。
故选D。
9.答案：A
解析：物块做简谐运动，物块同向经过关于平衡位置对称的两点时动量相等，所以如果在时刻物块的速度大小也为，方向向下，则的最小值小于，故A正确；物块经过同一位置或关于平衡位置对称的位置时动能相等，如果在时刻物块的动能也为，则的最小值可以小于，故B错误；图中点是平衡位置，物块经过点时速度最大，动能最大，加速度最小，故CD错误。
10.答案：D
解析：在手托重物从位置缓慢上升到位置的过程中，重物受重力、弹簧弹力、手对重物的功，三力做功之和为零即：，当重物从A到过程，由动能定理得：，解得：，在手托重物从位置缓慢上升到位置的过程中，手对重物所做的功等于重物往复运动过程中所具有的最大动能，故D正确。
11.答案：A
解析：小球经过B点时开始计时，此时t=0，小球处于正的最大位移处，故结合图象可知CD错误；
小球经过B点时开始计时，首次到达A点所用的时间是,由图可知A正确，B错误。
故选：A。
12.答案：D
解析：选项ABC都满足弹簧振子的条件，ABC不符合题意；选项D中人受空气的阻力不可忽略，且人不能看成质点，故该系统不可看成弹簧振子，D符合题意。
13.答案：D
解析：简谐振动的弹簧振子，只有弹簧弹力做功，系统动能和弹性势能相互转化，系统总的机械能不变，ABC错误，D正确。
14.答案：D
解析：振动过程中木块A与弹簧组成的系统机械能守恒，木块A机械能不守恒，故A错误；当弹簧处于伸长至最长状态时，M刚好对地面压力为零，故弹簧中弹力，此时A有最大加速度，由，得，由对称性，当A运动至最低点时，弹簧中弹力大小为，但此时弹簧是处于压缩状态，根据牛顿第二定律得，即，所以木块B对地面的最大压力，振幅为最大位移与平衡位置的距离，则振幅为，故D正确，BC错误。
15.答案：ABD
解析：题中图像的坐标原点是建立在弹簧振子合力为零的位置，振子在振动过程中是沿x轴方向振动的，故AB正确；频闪照相是在相同时间内留下的振子的像，让底片垂直x轴方向以适当的速度匀速运动，便可得到题中位移——时间图像，因此振子的疏密显示了它的位置变化的快慢，故C错误，D正确。
16.答案：BC
解析：由于位移是指由平衡位置指向质点所在位置的有向线段,故质点在0.7s时的位移方向向右,且正在向平衡位置运动.A错误;
质点在1.5s时的位移达到最大,B正确;
质点在1.2s到1.4s时间内,其位移在增大,所以正在远离平衡位置,C正确;
在1.6
s到1.8s时间内,质点位移正在减小,所以质点正向平衡位置运动,D错误。
17.答案：ACD
18.答案：（1）见解析
（2）平衡位置左侧最大位移处；零
（3）4
cm
解析：解：（1）纸带匀速运动时，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，时小球在平衡位置左侧最大位移处，周期，可得时位移为零。
（3）纸带匀速运动，所以振动图像上1
s处和3
s处对应纸带上两点的间距。
19.答案：（1）由振动图像可得:A=8cm,T=0.4s,则,故该振子做简谐运动的表达式为:x=8cos(5πt)(cm).
（2）振子经过一个周期位移为8cm,路程为8×4cm=32cm,20s时刻,质点处于波峰位置,振子位移为x=8cm,前20s刚好经过了50个周期,所以前20s振子路程s=50×32cm=1600cm=16m.