2020-2021学年1 简谐运动课后作业题

这是一份2020-2021学年1 简谐运动课后作业题，共14页。试卷主要包含了1简谐运动 课时作业，25 s等内容，欢迎下载使用。
2021-2022学年人教版（2019）选择性必修第一册2.1简谐运动 课时作业（解析版） 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．简谐运动是下列哪一种运动（　　）A．匀变速运动 B．变加速运动 C．匀速运动 D．匀加速运动3．一简谐运动物体的位移x随时间t变化的关系式为x＝0.2sin (2.5πt)，位移x的单位为m，时间t的单位为s.则                     (　　)A．弹簧振子的振幅为0.4 mB．弹簧振子的周期为1.25 sC．在t＝0.2 s时，振子的运动速度为零D．在任意0.2 s时间内，振子的位移均为0.2 m4．质点运动的位移 x 与时间 t 的关系如图所示，其中不属于机械振动的是A． B．C． D．5．如图所示，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轴，向右为x轴正方向．若振子向右通过O点时开始计时，则其振动图像为（ ）A．                      B．C．                     D．
6．如图甲所示，一水平弹簧振子在A、B两点之间做简谐运动，O点为平衡位置，取水平向右为正方向，其振动图象如图乙所示.由振动图象可知（   ）A．时刻振子位于O点B．时刻振子的速度为零C．时刻振子的运动方向与时刻振子的运动方向相反D．从时刻到时刻，振子运动的加速度逐渐减小7．如图所示为一个水平方向的弹簧振子，小球在间做简谐运动，是平衡位置。关于小球的运动情况，下列描述正确的是（    ）A．小球经过点时速度为零B．小球经过点与点时有相同的加速度C．小球从点向点运动过程中，加速度增大，速度增大D．小球从点向点运动过程中，加速度增大，速度减小8．质点P以O点为平衡位置竖直向上作简谐运动，同时质点Q也从O点被竖直上抛，它们恰好同时到达最高点，且高度相同，在此过程中，两质点的瞬时速度vP与vQ的关系应该是（　　）A．vP＞vQB．先vP＞vQ，后vP＜vQ，最后vP=vQC．vP＜vQD．先vP＜vQ，后vP＞vQ，最后vP=vQ9．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=1.5s时，振子的速度为正，加速度为负B．t=2 s时，振子的速度为负，加速度为正的最大值C．t=3.5s时，振子的速度为正，加速度为正D．t=4s时，振子的速度为正，加速度为负的最大值10．水平放置的弹簧振子在简谐运动中变化的物理量有（　　）A．回复力 B．周期 C．振幅 D．机械能11．关于简谐运动，下列说法正确的是（    ）A．简谐运动一定是水平方向的运动B．所有的振动都可以视为是简谐运动C．物体做简谐运动时一定可以得到正弦曲线形的轨迹线D．只要振动图像是正弦曲线物体一定做简谐运动12．如图所示，一带正电小球以O点为平衡位置在B、C间做简谐运动，取水平向右为振子相对平衡位置的位移的正方向，当小球运动到B点时突然施加一水平向右的匀强电场，则下列说法正确的是（　　）A．带电小球接下来仍做简谐运动，此时的平衡位置位于O点B．带电小球接下来仍做简谐运动，此时的平衡位置位于O点左侧C．带电小球接下来仍做简谐运动，此时的平衡位置位于O点右侧D．带电小球接下来将不再做简谐运动13．如图是用频闪照相的方法获得的弹簧振子的位移－时间图象，下列有关该图象的说法正确的是（　　）A．该图象的坐标原点是建立在弹簧振子小球的平衡位置B．从图象可以看出小球在振动过程中是沿t轴方向移动的C．为了显示小球在不同时刻偏离平衡位置的位移，让底片沿垂直x轴方向匀速运动D．图象中小球的疏密显示出相同时间内小球位置变化快慢不同14．如图所示为某简谐运动的图像，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0.7 s时，正在远离平衡位置运动B．质点在1.5 s时的位移最大C．1.2 s到1.4 s，质点的位移在增大D．1.6 s到1.8 s，质点的位移在增大15．一弹簧振子沿x轴振动，振幅为.振子的平衡位置位于x轴上的O点.图中的a、b、c、d为四个不同的振动状态：黑点表示振子的位置，黑点上的箭头表示运动的方向.图中给出的①②③④四条振动图线，可用于表示振子的振动图像（　　）A．若规定状态a时则图像为①B．若规定状态b时则图像为②C．若规定状态c时则图像为③D．若规定状态d时则图像为④16．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O点为平衡位置，在C、D两点之间做周期为T的简谐运动。已知在t1时刻物块的速度大小为v、方向向下，动能为Ek。下列说法正确的是（　　）A．如果在t2时刻物块的速度大小也为v，方向向下，则t2－t1的最小值小于B．如果在t2时刻物块的动能也为Ek，则t2－t1的最小值为C．当物块通过O点时，其加速度最小D．物块在C、D两点的加速度相同17．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______.18．请同学们判定以下甲、乙、丙三个振动，其中_________（选填甲或乙或丙，可能多选也可能单选）是简谐振动。①把图甲中倾角为的光滑斜面上的小球沿斜面拉下一段距离，然后松开，小球的往复运动②粗细均匀的一条木筷，下端绕几圈铁丝，竖直浮在较大的筒中。把木筷往上提起一小段距离后放手，木筷就在水中上下振动③光滑圆弧面上有一个小球，把它从最低点移开很小很小一小段距离，放手后，小球以最低点为平衡位置左右振动。19．如图所示是某质点做简谐运动的振动图象．根据图象中的信息，回答下列问题：
(1)质点离开平衡位置的最大距离有多大？(2)质点在10 s末和20 s末的位移是多少？(3)质点在15 s和25 s末向什么方向运动？(4)质点在前30 s内的运动路程是多少？    20．如图所示，A、B质量分别为mA=1kg，mB=2kg，AB间用弹簧连接着，弹簧劲度系数k=100N/m，轻绳一端系在A上，另一端跨过定滑轮，B为套在轻绳上的光滑圆环，另一圆环C固定在桌边，B被C挡住而静止在C上，若开始时作用在绳子另一端的拉力F为零，此时A处于静止且刚没接触地面．现用恒定拉力F=15N拉绳子，恰能使B离开C但不能继续上升，不计摩擦且弹簧没超过弹性限度，求（1）B刚要离开C时A的加速度，并定性画出A离地面高度h随时间变化的图像．（2）若把拉力F改为F=30N，则B刚要离开C时，A的加速度和速度． 
参考答案1．B【详解】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【详解】根据简谐运动的特征可知物体的加速度大小和方向随位移的变化而变化，位移作周期性变化，加速度也作周期性变化，所以简谐运动是变加速运动，故B正确。故选B。3．C【详解】质点做简谐运动，振动方程为，可知振幅A=0.2m，角速度为，则周期为，故AB错误；当t=0.2s时，，振子的位移最大，故速度最小，为零，故C正确；根据周期性可知，质点在一个周期内通过的路程一定是4A，但四分之一周期内通过的路程不一定是A，故D错误；故选C.【点睛】质点做简谐运动，振动方程为，可读出振幅A和角频率．然后结合简谐运动的对称性进行分析．4．D【详解】根据机械能振动的定义可知，ABC均在某一平衡位置附近往复振动，故ABC均为机械振动；而D中的物体没有往复振动过程，不属于机械振动；
A．不符合题意，选项A错误；B．不符合题意，选项B错误；C．不符合题意，选项C错误；D．符合题意，选项D正确；5．C【详解】由题意可知，以向右为x正方向，振子运动到O点时，位移为零，速度沿正方向最大，所以振子从运动到O点时开始计时振动图像应是正弦曲线。故选C。6．D【详解】A．由图乙知在时刻振子位于正向位移最大处即B点，故A错误；B．时刻振子位于平衡位置，所以此时速度最大，故B错误；C．由题意可知，时刻振子处于从B向O运动过程中，时刻振子处于从O到A的运动过程中，所以两时刻运动方向相同，故C错误；D．从时刻到时刻，振子从最大位移B处向平衡位置O处运动，所以加速度越来越小，速度越来越大，故D正确。故选D。7．D【详解】A．在平衡位置速度最大，故A错误；B．小球经过点与点时位移等大，反向；根据，小球经过点与点时有相等的加速度，但方向相反，故B错误；C．小球从点向点运动过程中，位移减小，根据，加速度减小，但速度增加，故C错误；D．小球从点向点运动过程中，远离平衡位置，速度减小，加速度增加，故D正确。故选D。8．D【详解】质点P以O点为平衡位置竖直向上作简谐运动，质点Q也从O点被竖直上抛，作出v－t图象，发现有以下两种情况：由于v－t图象与时间轴包围的面积表示位移，故情况一显然不满足，情况二满足，所以先vP＜vQ，后vP＞vQ，最后vP＝vQ故选D。9．C【详解】x-t图像中，切线的斜率等于速度，斜率的符号反映速度的方向；简谐振动中，加速度的方向指向平衡位置，则由振动图像可知，t=1.5s时，振子的速度为负，加速度为负，选项A错误；t=2 s时，振子的速度为负，加速度为零，选项B错误；t=3.5s时，振子的速度为正，加速度为正，选项C正确；t=4s时，振子的速度为正，加速度为零，选项D错误；故选C.10．A【详解】水平放置的弹簧振子在简谐运动的过程中机械能守恒，周期和振幅都是不变的。根据可知回复力会随着弹簧的长度变化而变化。故A正确，BCD错误。故选A。11．D【详解】A．物体的简谐运动并不一定只在水平方向发生，各个方向都有可能发生，选项A错误；B．简谐运动是最简单的振动，并非所有的振动都可以视为是简谐运动，选项B错误；C．做简谐运动物体的轨迹线并不是正弦曲线，选项C错误；D．若物体的振动图像是正弦曲线，则其一定是做简谐运动，选项D正确。故选D。12．C【详解】由受力分析可知，加上匀强电场以后小球受力为恒定的电场力与弹簧弹力，此时小球的合力为二者的矢量和，仍然满足故小球仍做简谐运动，且此模型与竖直状态的弹簧振子类似。同时由于受到向右的电场力，所以振幅将增大，故平衡位置位于O点右侧，ABD错误，C正确。故选C。13．ACD【详解】AB．由图看出，弹簧振子在x轴方向做简谐运动，小球并不是沿t轴方向移动，由对称性可知，该图象的坐标原点是建立在弹簧振子小球的平衡位置，故A正确，B错误；
C．类似于沙摆实验，为了显示小球在不同时刻偏离平衡的位移，让底片沿垂直x轴方向匀速运动，故C正确；
D．图象中小球的疏密反映了小球在x方向运动的快慢，越密速度越小，位置变化越慢，故D正确。
故选ACD。14．BC【详解】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0.7 s时的位移方向向右，且正在向平衡位置运动，所以A项错误；质点在1.5 s时的位移到达最大；质点在1.2 s到1.4 s过程中，正在远离平衡位置，所以其位移在增加；1.6 s到1.8 s时间内，质点正向平衡位置运动，所以其位移正在减小，故D项错误．15．AD【详解】A.仔细观察图（a）可知，a状态振子的位移为，且正向正方向运动图（b）中时位移为的图线只有①②，①表示振子正向正方向运动，②表示振子正向负方向运动，故选项A正确；B.b状态振子的位移为，且正向负方向运动，图（b）中没有相符图线，选项B错；C.c状态振子的位移为，且正向负方向运动，图（b）中的③虽然时位移为，但振子正向正方向运动，选项C错；D.d状态振子位于负最大位移处，即将向正方向运动，符合图线④，选项D正确；故选：AD；16．AC【详解】A．如果在时刻物块位于O点上方且向下运动，时刻物块位于O点下方且与时刻物块速度相同，则的最小值小于，选项A正确；B．如果在时刻物块的动能也为，则时刻物块速度与时刻大小相等，方向可能相同，也可能相反，的最小值小于，选项B错误；C．题图中O点是平衡位置，物块通过O点时位移最小，根据知，其加速度最小，选项C正确；D．C、D两点关于平衡位置对称，加速度等大反向，选项D错误。故选AC。17．两侧    往复运动    平衡位置    【详解】[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。18．甲乙丙【详解】①小球沿斜面方向受到的合力是弹力与重力的分力，当小球在平衡位置上方时，合力方向沿斜面向下，当在平衡位置下方时合力沿斜向上，弹力与重力的分力的合力与位移成正比，其受力特点符合做简谐振动物体的动力学特征，小球做简谐振动。②木筷在水中受到重力和浮力两个力的作用，当木筷在平衡位置上方时，合力方向向下，当木筷在平衡位置下方时合力方向向上，重力与浮力的合力与位移成正比，其受力特点符合做简谐振动物体的动力学特征，本筷做简谐振动。③小球离开最低点受到重力沿切线方向的分力的大与球的位移成正比，方向与小球位移方向相反，为小球提供回复力，小球能在最低点附近左右振动属于简谐振动。19．(1)20 cm　(2)20 cm　0　(3)负方向　负方向　(4)60 cm【分析】x的最大值表示质点离开平衡位置的最大距离，即振幅；质点在10 s末在最大位移处，20 s末在平衡位置；15s末质点位移为正，15s后的一段时间，位移逐渐减小，故质点在15 s末向负方向运动，同理可知，25s末质点也向负方向运动；前30 s质点先是由平衡位置沿正方向运动了20cm，又返回平衡位置，最后又到达负方向20 cm处，从而得出路程．【详解】(1)质点离开平衡位置的最大距离等于最大位移的大小，由图看出，此距离为20cm．(2)质点在10s末的位移x1＝20cm,20s末的位移x2＝0．(3)15s末质点位移为正，15s后的一段时间，位移逐渐减小，故质点在15 s末向负方向运动，同理可知，25s末质点也向负方向运动．(4)前30 s质点先是由平衡位置沿正方向运动了20cm，又返回平衡位置，最后又到达负方向20 cm处，故30s内的总路程为60cm．【点睛】分析振动过程中各个物理量如何变化是应具备的基本功．一般任意时刻的位移，可通过写出振动方程求解．20．（1）15m/s2，；（2）0，3m/s【详解】解：（1）B刚要离开C的时候，弹簧对B的弹力N= mBg，A的受力图如图所示，由牛顿第二定律mAg+N-F=mAaA可得aA==15m/s2A物体的运动为简谐运动，平衡位置为A所受合力为零的位置，此时弹簧的弹力为5N，弹簧处于压缩，压缩量为0.05m，开始振动时压缩量为，所以振幅L=0.15m。所以A距离地面高度h随时间t变化的关系式是h=L-Lcos则有A离地面高度h随时间变化的图像，如下图所示，（2）当F=0时，弹簧的伸长量当F=15N，且A上升到最高点时，弹簧的压缩量所以A上升的高度h= x1+ x2=0.3mA上升过程中Fh=mAgh+△Ep所以弹簧弹性势能增加了△Ep=1.5J把拉力改为F=30N时，A上升过程中Fh-mAgh-△Ep=mBv2解得v=3m/sB刚要离开C时，弹簧弹力N= mBg=20N，由牛顿第二定律有mAg+N-F=mAaA解得aA=0