2023版新教材高中物理第二章机械振动微点2根据振动图像分析振动情况课时作业教科版选择性必修第一册

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微点2　根据振动图像分析振动情况 eq \a\vs4\al(过基础)　1．如图所示是某振子做简谐运动的图像，以下说法正确的是(　　)A．因为振动图像可由实验直接得到，所以图像就是振子实际运动的轨迹B．振动图像反映的是振子位移随时间变化的规律，并不是振子运动的实际轨迹C．振子在B位置的位移就是曲线BC的长度D．振子运动到B点时的速度方向即该点的切线方向2．如图所示为某物体做简谐运动的图像，下列说法中正确的是(　　)A．由P→Q位移在增大B．由P→Q速度在增大C．由M→N速度是先减小后增大D．由M→N位移始终减小3．如图所示为弹簧振子在t＝0到t＝4 s内的振动图像，下列判断正确的是(　　)A．t＝2 s时，振子的振动方向向上B．在t＝0到t＝1 s时间内，振子的速度减小，回复力增大C．在t＝1 s到t＝2 s时间内，振子的加速度和速度都增大D．在t＝1 s到t＝3 s时间内，振子的位移为零4．如图所示为一质点做简谐运动的图像，由图可知(　　)A．质点的运动轨迹为正弦曲线B．在t＝0.1 s时，质点的速度最大C．在t＝0.25 s时，质点的速度方向与位移方向相同D．在t＝0.2 s时，位移为5 cm5．一质点做简谐运动的图像如图所示，在前2 s内具有最大负方向速度的时刻是(　　)A．0.5 s　　B．1 s C．1.5 s　　D．2 s6．如图所示，A、B为两简谐运动的图像，下列说法正确的是 (　　)A．A、B之间的相位差是 eq \f(π,4)B．A、B之间的相位差是πC．B比A超前 eq \f(T,4)D．A比B超前 eq \f(T,4)7．如图甲所示，光滑水平面上一质量为m的弹簧振子，以O点为平衡位置，在A、B两点间做简谐运动．取水平向右为正方向，振子的位移x随时间t的变化如图乙所示，已知0.2 s时振子速度大小为v，则(　　)A．振子离开平衡位置的最大距离为20 cmB．0.4 s时振子的加速度方向向右C．0.6 s时振子的速度方向向右D．在0.2 s到1 s时间内，弹簧对振子弹力的冲量大小为2mv8．(多选)如图甲所示，在弹簧振子的小球上安装一记录用的铅笔P，在下面放一条白纸带，当小球振动时沿垂直于振动方向匀速拉动纸带，铅笔P就在纸带上画出一条振动曲线，若振动曲线如图乙所示，由图像可知下列说法正确的是(　　)A．小球偏离平衡位置的最大距离为10 cmB．1 s末到5 s末小球的路程为40 cmC．2 s末和4 s末小球的位移相等，运动方向也相同D．小球2 s完成一次往复运动9．如图甲所示，悬挂在竖直方向上的弹簧振子，从最低点位置向上运动时刻开始计时，取竖直向上为正方向，振动图像如图乙所示．关于其振动图像，下列说法正确的是(　　)A．t＝1.25 s时，振子的加速度为正，速度也为正B．t＝1.7 s时，振子的加速度为负，速度也为负C．t＝1.0 s时，振子的速度为零，加速度为负的最大值D．t＝1.5 s时，振子的速度为零，加速度为负的最大值10.如图所示，简谐运动的图像上有a、b、c、d、e、f六个点，其中：(1)与a点位移相同的点有哪些？(2)与a点速度相同的点有哪些？(3)图像上从a点到c点，质点经过的路程为多少？11．如图所示是某质点做简谐运动的振动图像．根据图像中的信息，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末的位移各是多少？(3)质点在15 s和25 s时各向什么方向运动？(4)质点在前30 s内运动的路程是多少？微点2　根据振动图像分析振动情况1．答案：B解析：振动图像表示振子位移随时间的变化规律，并不是振子实际运动轨迹，B正确，A、C错误；B点切线的方向不表示振子运动到B点时的速度方向，D错误．2．答案：A解析：简谐运动位移是以平衡位置为初始位置的，由P→Q位移在增大，速度在减小，故A项正确，B项错误；由M→N速度先增大后减小，故C项错误；由M→N位移先减小后增大，故D项错误．3．答案：B解析：由图可知，t＝2 s时，振子的振动方向向下，故A错误；在t＝0到t＝1 s时间内，振子的位移增大，速度减小，回复力增大，故B正确；在t＝1 s到t＝2 s时间内，振子的位移减小，加速度减小，速度增大，故C错误；在t＝1 s到＝3 s时间内，振子从正向最大位移处运动到负向最大位移处，位移不为零，故D错误．4．答案：B解析：简谐运动图像反映质点的位移随时间变化的情况，不是质点的运动轨迹，故A错误；在t＝0.1 s时，质点在平衡位置，速度最大，故B正确；在t＝0.25 s时，质点的位移为负，速度为正，可知质点的速度方向与位移方向相反，故C错误；在t＝0.2 s时，位移为－5 cm，故D错误．5．答案：A解析：质点经过平衡位置时速度最大，速度方向可以根据切线斜率的正负来判断，也可以根据下一时刻位移的变化来判断，还可以根据简谐运动的过程来判断．由题图知，从t＝0到t＝1 s时间内质点向负方向的最大位移处运动，因此可判断速度方向为负方向，当位移为零时速度最大，所以0.5 s时负方向上速度最大，故选A.6．答案：D解析：由题图可知A比B超前 eq \f(T,4)，相位差为Δφ＝ eq \f(π,2)，故A、B、C错误，D正确．7．答案：D解析：根据题图乙可知，振子离开平衡位置的最大距离为10 cm，故A错误；根据题图乙可知，0.4 s时振子的位移为正向最大，根据a＝－ eq \f(kx,m)可知，加速度方向向左，故B错误；根据题图乙可知，0.6 s时振子正向平衡位置运动，其速度为负，即方向向左，故C错误；在0.2 s时振子速度大小为v，根据题图乙结合对称性可知，1 s时速度为－v，根据动量定理可知，在0.2 s到1 s时间内，弹簧对振子弹力的冲量大小为I＝2mv，故D正确．8．答案：AB解析：由题图乙可知小球偏离平衡位置的最大距离为10 cm，4 s内完成一次往复运动，故A正确，D错误；1 s末到5 s末小球通过的路程是40 cm，故B正确；2 s末和4 s末小球位移均为0，位移相同，2 s末小球向x轴负方向运动，4 s末小球向x轴正方向运动，运动方向相反，故C错误．9．答案：C解析：t＝1.25 s时，振子的位移为正，故加速度为负，x－t图像上某点切线的斜率表示速度，故速度为负，A错误；同理t＝1.7 s时，振子的位移为负，加速度为正，速度为负，B错误；t＝1.0 s时，振子的位移为正向的最大值，加速度为负向的最大值，速度为零，C正确；t＝1.5 s时，振子的位移为零，加速度为零，速度为负向的最大值，D错误．10．答案：(1)b、e、f　(2)d、e　(3)4 cm解析：(1)分析图像可得a、b、e、f的位移均为1 cm.c、d点的位移都是－1 cm.故与a点位移相同的点为b、e、f三点．(2)由(1)可知，图像上的a、b、e、f点对应质点运动到同一位置．图像上的c、d点对应质点运动到关于O点对称的另一位置，故以上6个点的速度大小相等．再结合图像可以判断a、b、c、d、e、f6个点的运动方向分别为正向、负向、负向、正向、正向和负向．故与a点有相同速度的点为d和e.(3)图像上从a点到b点，对应质点从正方向1 cm处先是到达2 cm处又返回到1 cm处，通过的路程为2 cm.从b点到c点，对应质点从正方向1 cm处经平衡位置运动到负方向1 cm处，通过的路程也为2 cm，故从a点到c点质点经过的路程为4 cm.11．答案：(1)20 cm　(2)20 cm　0　(3)负向运动　负向运动　(4)60 cm解析：(1)质点离开平衡位置的最大距离等于质点的最大位移的大小，由图知，此距离为20 cm.(2)质点在10 s末的位移x1＝20 cm，20 s末的位移x2＝0.(3)15 s末质点位移为正，15 s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，25 s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振动了20 cm，又返回平衡位置，最后又到达负方向20 cm处，故30 s内运动的总路程为60 cm.