高中物理沪科版（2020）选修第一册第二章 机械振动第一节 机械振动 简谐运动优质作业ppt课件

10B   物理选修   第二章   机械振动   作业7

第一节 简谐振动

班级________姓名________学号________日期________

一、单项选择题（只有一个选项正确）

1. ★下列日常生活中常见情形中不属于机械振动的是（       ）

（A）水中浮标上下浮动 （B）秋千的摆动

（C）拨动后的琴弦 （D）表针沿表盘转动

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. ★如图，O为平衡位置，小球在A、B间做无摩擦往复运动。若OB＝5cm，则小球一次全振动的路程s和振幅A分别为（　　）

（A）s＝10cm，A＝5cm （B）s＝10cm，A＝10cm

（C）s＝20cm，A＝5cm （D）s＝20cm，A＝10cm

4. ★★如图所示为一质点的振动图象，由图可知（       ）

（A）M、N、H、G点对应时刻的质点的速度相同

（B）该质点振幅为，M、Q两点所对应时间间隔为一个周期

（C）N、P、Q点所对应时刻的质点的速度相同

（D）时，质点运动方向沿x轴正方向

5. ★★某质点做简谐运动的速度v随时间t变化的图像如图所示，下列说法正确的是（       ）

（A）质点的振幅为0.3m

（B）0~1s和2~3s内，质点的振动步调相反

（C）1~3s内，质点的运动方向发生改变

（D）t=4s时，质点位于最大位移处

6. ★★弹簧振子在A、B间做简谐运动，O为平衡位置，A、B间的距离是20cm，振子由A运动到B的时间是2s，如图所示，则（　　）

（A）从O→B→O振子做了一次全振动

（B）振动周期为2s，振幅是10cm

（C）从B开始经过6s，振子通过的路程是60cm

（D）从O开始经过3s，振子处在平衡位置

7. ★★★如图所示，有一光滑并带有圆弧的曲面，倾斜放在平面上，在曲面的底部平行于轴线画一条虚线，现将一个可视为质点的小球从图中位置平行于虚线以一定的初速度进入曲面，将小球下滑过程中经过虚线时的位置依次记为a、b、c、d，以下说法正确的是（　　）

（A）虚线处的ab、bc、cd的间距相等

（B）小球通过a、b、c点时对斜面的压力大小与初速度大小无关

（C）小球通过a、b、c点时对斜面的压力大小与斜面倾角无关

（D）小球从释放到离开斜面末端时动能的变化量与初速度大小无关

二、填空题

8. ★x＝Asin （t＋φ0），其中：A为______ T为简谐运动的_____，φ0为初相位。
9. ★弹簧振子的位移—时间图像（x－t图像）

（1）用横坐标表示振子运动的______，纵坐标表示振子离开____位置的位移（x），描绘出的图像就是_____随_____变化的图像，即x－t图像，如图所示。

（2）振子的位移：振子相对_____位置的位移。

（3）图像的物理意义：反映了振子位置随时间变化的规律，它______（选填“是”或“不是”）振子的运动轨迹。

10. ★简谐运动的描述——振幅

（1）概念：振动物体离开平衡位置的______距离；

（2）意义：振幅是表示物体振动幅度大小的物理量，振动物体运动的范围是振幅的______。

11. ★★如图所示为用频闪照相的方法拍到的一个水平放置的弹簧振子振动情况．甲图是振子静止在平衡位置的照片，乙图是振子被拉伸到左侧距平衡位置20mm处，放手后向右运动1/4周期内的频闪照片．已知频闪的频率为10Hz．则振子的振动周期为T=______s．该振子3s内通过的路程为________
12. ★★如图甲所示，弹簧振子以O点为平衡位置，在M、N两点之间做简谐运动。振子的位移x随时间t的变化图像如图乙所示。则t=0.8s时，振子的速度沿_______方向（填“+x”或“”），振子做简谐运动的位移的表达式为____________________________。

三、计算题

13. ★弹簧振子以O点为平衡位置在B、C两点之间做简谐运动。B、C相距某时刻振子处于O点正向右运动。经过，振子首次到达B点，取向右为正方向，求：

（1）振动的频率f和振幅A；

（2）振子在内通过的路程及位移？

14. ★某质点做简谐运动的位移x随时间t变化的图像如图所示。求：

（1）质点做简谐运动的振幅和频率；

（2）质点的振动方程；

（3）质点在0.3~1.2s内通过的路程。

1. D

【详解】

物体做机械振动时存在某一位置、且物体在这一位置两侧往复运动，水中浮标上下浮动、秋千的摆动拨动后的琴弦均符合这一要求，表针做圆周运动，它并不是在某一位置两侧往复运动，它不属于机械振动。

故选D。

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】

由题意可知，小球的振幅A=5cm；小球一次全振动的路程s=4A=20cm。

故选C。

4. D

【详解】

A．由质点的振动图象可知M和N，H和G点对应时刻的质点的速度大小相同，方向相反，故A错误；

B．该质点振幅为，M、Q两点所对应时间间隔不到一个周期，故B错误；

C．N、P点所对应时刻的质点的速度相同且与Q点的速度方向相反，故C错误；

D．时刻介于与在之间，质点运动方向沿x轴正方向，故D正确。

故选D。

5. B

【详解】

A．质点在最大位移处速度为零，在平衡位置速度最大，所以0~1s时间内图线与坐标轴所围面积表示质点的振幅，由图可知这部分面积显然小于0.3m，故A错误；

B．0~1s内质点速度由正向最大值逐渐减小为零，即从平衡位置向正向最大位移处运动，2~3s内质点速度由负向最大值逐渐减小为零，即从平衡位置向负向最大位移处运动，所以0~1s和2~3s内，质点的振动步调相反，故B正确；

C．1~3s内，质点的速度始终沿负方向，运动方向未发生改变，故C错误；

D．t=4s时，质点速度达到最大值，位于平衡位置，故D错误。

6. C

【详解】

A．振子从O→B→O只完成半个全振动，A错误；

B．从A→B振子也只完成了半个全振动，半个全振动的时间是2s，所以振动周期是4s，振幅是振动物体离开平衡位置的最大距离，振幅A＝10cm，B错误；

C．由于t＝6s＝T，所以振子经过的路程为4A＋2A＝6A＝60cm，C正确；

D．从O开始经过3s，振子经过 个周期，则其处在位置A或B，D错误；

故选C。

7. B

【详解】

A．小球在垂直于虚线方向运动具有对称性，则过程ab、bc、cd的时间相等，沿虚线方向做匀加速直线运动，则ab、bc、cd的间距不相等，故A错误；

B．根据牛顿第二定律

其中是垂直虚线方向的速度，故小球通过a、b、c点时对斜面的压力大小与初速度大小无关，故B正确；

C．由上式可知，小球通过a、b、c点时对斜面的压力大小与斜面倾角θ有关，故C错误；

D．小球从释放到离开斜面末端时动能的变化量等于重力做的功，初速度不同时会导致小球从斜面末端射出的位置（高度）不同，从而影响重力做功，则与初速度大小有关。故D错误。

8. 故选B。
9.      振幅     周期
10.      时间（t）     平衡     位移     时间     平衡     不是
11.      最大     2倍

【详解】

（1）[1]概念：振动物体离开平衡位置的最大距离；

（2）[2]意义：振幅是表示物体振动幅度大小的物理量，振动物体运动的范围是振幅的2倍。

12.      1.2     0.2m

【详解】

频闪的频率为 f=10Hz，则周期为T==0.1s，即相邻两次闪光的时间间隔t0=0.1s．从乙图可看出振子从最大位移处运动到平衡位置经历时间为：t=3T，即有T0=3T，所以振子振动的周期为 T0=12T=1.2s．3s=2.5T，则振子3s内通过的路程为2.5×4A=10A=10×20mm=0.2m

【详解】

[1]由图乙可知，t=0.8s时振子处于平衡位置，速度最大，下一个时刻位移为负，则速度方向为负方向，即振子的速度沿方向；

[2]由图乙可知振子的周期为1.6s，振幅为12cm，则振子做简谐运动的表达式为

14. （1），10cm；（2）110cm，

【详解】

(1)设振幅为A，由题意

cm

所以

cm

振子从O到B所用时间s，为周期T的，所以

s

振子从平衡位置开始运动，在1个周期内通过的路程为4A，故在

内通过的路程

cm

s内振子振动了个周期，所以s末振子到达C点，位移大小为cm。

15. （1）A=5cm，f1.25Hz；（2）；（3）

【详解】

（1）由图像可得质点做简谐运动的振幅为

A=5cm

由图像可得质点做简谐运动的周期为

T0.8s

频率为

解得

f1.25Hz

（2）质点做简谐运动的振动方程为

其中

解得

（3）t=0.3s时，质点的位移为

0.3s～1.2s内质点通过的路程为

解得