物理选择性必修 第一册2.2 物体做简谐运动的原因随堂练习题

2.2物体做简谐运动的原因基础巩固2021—2022学年高中物理沪教版（2019）选择性必修第一册

一、选择题（共15题）

1．关于简谐运动的理解，下列说法中正确的是（　　）

A．简谐运动是匀变速运动

B．周期、频率是表征物体做简谐运动快慢程度的物理量

C．位移减小时，加速度增大，速度减小

D．位移的方向总是跟加速度的方向相反，跟速度的方向相同

2．某弹簧振子沿x轴的简谐运动图象如图所示，则下列说法正确的是（　　）

A．t=1s时，振子的速度为零，加速度为正的最大值

B．t=2s时，振子的速度为负，加速度为正的最大值

C．t=3s时，振子的速度为负的最大值，加速度为零

D．t=4s时，振子的速度为正，加速度为零

3．一个弹簧振子在A，B间做简谐运动，O为平衡位置，如图所示，从某时刻起开始计时t=0，经过周期，振子具有正向最大速度，则如图所示的图象中，哪一个能正确反映振子的振动情况？（    ）

A． B． 

C． D．

4．做简谐运动的物体，当物体的位移为负值时，下面说法正确的是（　　）

A．速度一定为正值，加速度一定为负值 B．速度一定为负值，加速度一定为正值

C．速度不一定为正值，加速度一定为负值 D．速度不一定为负值，加速度一定为正值

5．如图所示，物块与叠放在一起，以为平衡位置，在之间做简谐振动，两者始终保持相对静止，取向右的方向为正方向，其振动的位移随时间的变化图像如图，则下列说法正确的是（　　）

A．在时间内，物块的速度和所受摩擦力都沿负方向，且都在增大

B．从时刻开始计时，接下来内，两物块通过的路程一定大于

C．在某段时间内，两物块速度增大时，加速度可能增大，也可能减小

D．两物块运动到最大位移处时，若轻轻取走，则的振幅不变，最大速度也不变

6．如图所示为一弹簧振子，O为平衡位置，振子在B、C之间做机械振动设向右为正方向，则振子

A．由C向O运动过程中，位移为正且减小，速度为正且减小，加速度为正且减小

B．由O向B运动过程中，位移为负且增大，速度为正且减小，加速度为负且增大

C．由B向O运动过程中，位移为正且减小，速度为负且增大，加速度为负且减小

D．由O向C运动过程中，位移为负且增大，速度为负且减小，加速度为负且增大

7．如图所示，甲、乙两物块在两根相同的弹簧和一根张紧的细线作用下静止在光滑水平面上，已知甲的质量小于乙的质量。当细线突然断开，两物块都开始做简谐运动，在运动过程中（　　）

A．甲的最大加速度大于乙的最大加速度

B．甲的最大速度小于乙的最大速度

C．甲的振幅大于乙的振幅

D．甲的振幅小于乙的振幅

8．如图所示，小球从高处下落到竖直放置的轻弹簧上在从接触到将弹簧压缩到最短的过程中，下列叙述中正确的是（　　）

A．球的加速度的最大值不一定大于重力加速度g

B．球所受弹力的最大值，一定小于其重力的2倍

C．小球的动能逐渐减小而系统的机械能保持不变

D．系统的势能先减少后增加

9．如图，一水平弹簧振子，O为平衡位置，振子在B、C之间做简谐运动，设向右为正方向，则振子（　　）

A．由C向O运动时，位移为正值，速度为正值，加速度为正值

B．由O向B运动时，位移为正值，速度为正值，加速度为负值

C．由B向O运动时，位移为负值，速度为正值，加速度为负值

D．由O向C运动时，位移为负值，速度为负值，加速度为负值

10．理论表明：弹簧振子的振动周期，总机械能与振幅A的平方成正比，即，k为弹簧的劲度系数，m为振子的质量。如图，一劲度系数为k的轻弹簧一端固定，另一端连接着质量为m的物块，物块在光滑水平面上往复运动。当物块运动到最大位移为A的时刻，把另一质量也为m的物块轻放在其上，两个物块始终一起振动。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g。放上质量也为m的物块后，下列说法正确的是（　　）

A．物块振动周期变为原来的2倍 B．两物块之间的动摩擦因数至少为

C．物块经过平衡位置时速度为 D．系统的振幅减小

11．如图甲所示，弹簧振子以点为平衡位置，在光滑水平面上的、两点之间做简谐运动，、分居点的左右两侧的对称点。取水平向右为正方向，振子的位移随时间的变化如图乙所示的正弦曲线，下列说法正确的是（　　）

A．时，振子在点右侧处

B．振子和时的速度相同

C．时，振子的加速度大小为，方向水平向右

D．到的时间内，振子的加速度和速度都逐渐增大

12．钓鱼可以修身养性、陶冶情操，有助于提高人们的生活乐趣，而鱼漂是钓具里面必不可少的。某鱼漂的示意图如图所示、、为鱼漂上的三个点。当鱼漂静止时，水面恰好过点。某鱼咬钩后将鱼漂向下拉了一下，使点到达水面，但鱼随后脱钩，鱼漂便上下运动，上升到最高处时，点到达水面。假设水面静止，鱼漂在、间的横截面积不变不考虑阻力的影响，下列说法正确的是（　　）

A．鱼漂的上下运动不一定是简谐运动

B．点过水面时，鱼漂有向下方向的最大加速度

C．点到达水面时，鱼漂具有向上的最大位移

D．鱼漂由下往上运动时，速度越来越大

13．如图所示，一水平平台在竖直方向上做简谐运动，一物体置于平台上一起振动，当平台振动到什么位置时，物体对平台的压力最小（ ）

A．当平台振动到最低点时

B．当平台振动到最高点时

C．当平台向上振动经过平衡位置时

D．当平台向下振动经过平衡位置时

14．如图所示，竖直悬挂的轻弹簧下端系着A，B两物块，，，弹簧伸长15cm。若剪断A，B间的细绳，A做简谐振动，g取，则下列说法不正确的是（　　）

A．A的振幅为12.5cm

B．A处于平衡位置时弹簧伸长2cm

C．A的最大加速度为

D．A在最高点时，弹簧的弹力大小为4N

15．一个弹簧振子放在光滑的水平桌面上，第一次把它从平衡位置拉开距离为d，释放后做简谐运动，振动频率为f；第二次把它从平衡位置拉开距离为3d，释放后仍做简谐运动，其振动频率为f2.则f1∶f2等于（　　）

A．1∶3 B．3∶1 C．1∶1 D．∶1

二、填空题（共4题）

16．弹簧振子在水平方向上做机械振动，已知振子质量为，当它的位移为时，受到的回复力，那么它的位移时，它的加速度大小为______，方向为_______.

17．（1）如图所示，一弹簧振子在平衡位置O点附近振动，标出它在A点和B点加速度方向_______.

（2）如图所示，一列波在x轴上传播，已知时刻的波形图如图所示，图中M处的质点此时正经过平衡位置沿y轴负方向运动，在图上标出波的传播速度方向并画出经过后的波形图（至少要画出一个波长）________.

18．如图所示为一弹簧振子的振动图像，试完成以下问题：

（1）该振子简谐运动的表达式为___________；

（2）该振子在第时的位移为___________，该振子在前内的路程为___________。

19．已知弹簧振子做简谐运动时的周期公式为T=2，其中T是简谐运动的周期，k是轻质弹簧的劲度系数，m是振子的质量，莱芜第一中学的学生尚清北以该公式为原理设计了测量轻质弹簧劲度系数k的实验装置（如图所示），图中S是光滑水平面，L是轻质弹簧，Q是带夹子的金属盒；P是固定于盒上的遮光片，利用该装置和光电计时器能测量金属盒振动时的频率。

（1）实验时配备一定数量的的砝码，将它们中的一个或几个放入金属盒内可改变振子的质量，从而可以进行多次实验。

（2）通过实验尚清北同学测得了振动频率f和振子质量m的多组实验数据，他想利用函数图像处理这些数据，若以振子质量m为直角坐标系的横坐标，则为了简便地绘制函数图像，较准确地求得k，应以______为直角坐标系的纵坐标。

（3）若在记录振子质量的数据时未将金属盒质量m0考虑在内，振动频率f的数据记录准确，利用现有的这些数据结合上述图像，能否准确地求得轻质弹簧L的劲度系数k？______（填“能”或“不能”），图线上取两点（m1，）和（m2，），则可求出劲度系数k=______。

三、综合题（共4题）

20．若想判定以下振动是不是简谐运动，请你陈述求证的思路（可以不进行定量证明），空气阻力可忽略。

（1）粗细均匀的一根木筷，下端绕几圈铁丝，竖直浮在较大的装有水的杯中（图1）。把木筷往上提起一段距离后放手，木筷就在水中上下振动。

（2）光滑圆弧面上有一个小球，把它从最低点移开一小段距离，放手后，小球以最低点为平衡位置左右振动（图2）。

21．如图所示，质量为、倾角为的斜面体（斜面光滑且足够长）放在粗糙的水平地面上，底部与地面的动摩擦因数足够大，斜面顶端与劲度系数为、自然长度为的轻质弹簧相连，弹簧的另一端连接着质量为的物块。压缩弹簧使其长为时将物块由静止开始释放，物块将在某一平衡位置两侧做简谐运动，在运动过程中斜面体始终处于静止状态，重力加速度为。

（1）依据简谐运动的对称性，求物块在最低点的加速度大小；

（2）若在斜面体的正下方安装一个压力传感器，求在物块运动的全过程中，此压力传感器的最大示数。

22．如图所示，一质量为M的无底木箱，放在水平地面上，一轻质弹簧一端悬于木箱的顶部，另一端挂着用细线连接在一起的两物体A和B，．剪断A、B间的细线后，A做简谐运动，求当A运动到最高点时，木箱对地面的压力大小。

23．如图（1），弹簧振子平衡位置为O， 振子在AB间作简谐振动，在图上画出振子在B点时加速度的方向和在A时的位移．

参考答案

1．B

2．D

3．C

4．D

5．B

6．C

7．A

8．D

9．B

10．B

11．C

12．B

13．B

14．B

15．C

16．4    +x   

17．

（1）据弹簧振子的位移是有平衡位置为起点，加速度的方向与位移的方向相反，作图如图所示

（2）由于图中M处的质点此时正经过平衡位置沿y轴负方向运动，据波形平移法可判断该波沿x轴的正方向传播；再利用波形平移和描点法画出经过后的波形图，如图虚线所示.

18．    0    505   

19．    能       

20．

（1）如图所示

在平衡位置

平衡位置上 处时

方向向下，即回复力

设

位移为x，方向向上

是简谐振动

（2）对小球进行受力分析

重力与支持力的合力提供回复力

而且

即

是常数，位移x，即可表示为

即小球以最低点为平衡位置左右振动为简谐振动。

21．（1） ；（2）

22．Mg

23．