物理选择性必修 第一册1 简谐运动综合训练题

第二章　机械振动

1　简谐运动

必备知识基础练

1. (2021山东威海期中)如图所示,一弹性小球被水平抛出,在两个互相平行的竖直平面间运动,小球落在地面之前的运动              (　　)

A.是机械振动,但不是简谐运动

B.是简谐运动,但不是机械振动

C.是简谐运动,同时也是机械振动

D.不是简谐运动,也不是机械振动

2.(多选)物体做简谐运动的过程中,有两点A、A'关于平衡位置对称,则物体(　　)

A.在A点和A'点的位移相同

B.在两点处的速度可能相同

C.在两点处的加速度可能相同

D.在两点处的动能一定相同

3.(多选)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随意选取的

B.从图像中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轴的方向匀速运动

D.图像中小球的疏密显示出相同时间内小球位置变化快慢不同

4.(多选)一质点做简谐运动的图像如图所示,下列说法正确的是(　　)

A.振动图像是从平衡位置开始计时的

B.1 s末速度最大

C.1 s末速度沿x轴负方向

D.1 s末速度为零

5.在水平方向上做简谐运动的质点,其振动图像如图所示。假设向右的方向为正方向,则物体的位移向左且速度向右的时间段是(　　)

A.0到1 s内 B.1 s到2 s内

C.2 s到3 s内 D.3 s到4 s内

6.(2021山东安丘高二期中)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(　　)

7.图甲为一弹簧振子的振动图像,弹簧振子以E为平衡位置,在F、G两点之间做简谐运动,如图乙所示。规定向右的方向为正方向,试根据图像分析以下问题:

(1)如图乙所示,振子振动的起始位置是　　　　,从起始位置开始,振子向　　　　(选填“右”或“左”)运动。 

(2)在图乙中,找出如图甲所示图像中的O、A、B、C、D各对应振动过程中的位置。即O对应　　　,A对应　　　　,B对应　　　,C对应　　　,D对应　　　　。 

(3)在t=2 s时,振子的速度的方向与t=0时速度的方向　　　　(选填“相同”或“相反”)。 

(4)振子在前4 s内的位移等于　　　　。 

8.如图所示是某质点沿竖直方向做简谐运动的振动图像,以竖直向上为正方向。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)在1.5 s和2.5 s两个时刻,质点向哪个方向运动?

(3)质点在第2 s末的位移大小是多少?在前4 s内的路程是多少?

关键能力提升练

9.一个质点做简谐运动,它的振动图像如图所示,则(　　)

A.图中的曲线部分是质点的运动轨迹

B.有向线段OA是质点在t1时间内的位移

C.有向线段OA在x轴上的投影是质点在t1时间内的位移

D.有向线段OA的斜率是质点在t1时刻的瞬时速率

10. 装有砂粒的试管竖直静浮于水面,如图所示。将试管竖直提起少许,然后由静止释放并开始计时,在一定时间内试管在竖直方向近似做简谐运动。若取竖直向上为正方向,则以下描述试管振动的图像可能正确的是(　　)

11.在心电图仪、地震仪等仪器工作过程中,要进行振动记录,图甲是一个常用的记录方法:在弹簧振子的小球上安装一支绘图笔P,在下面放一条白纸带。当小球振动时,匀速拉动纸带(纸带速度与振子振动方向垂直),绘图笔就在纸带上画出一条曲线,如图乙所示。若匀速拉动纸带的速度为1 m/s,作出P的振动图像。

参考答案

1　简谐运动

1.D　机械振动是指物体或质点在其平衡位置附近做有规律的往复运动,小球的运动不是往复运动,故小球在两竖直平面间的运动不是机械振动,简谐运动是机械振动的一种,且其位移与时间的关系遵从正弦函数规律,故小球的运动也不是简谐运动,故选D。

2.BD　根据简谐运动的特点可知,关于平衡位置的对称点,物体的位移大小相等,但方向相反,选项A错误;物体的速度大小相等,方向可以相同,也可以相反,故选项B正确;物体的加速度大小相等,方向相反,选项C错误;由于速度大小相等,动能一定相同,选项D正确。

3.CD　从图像中能看出坐标原点在平衡位置,不是随意选取的,选项A错误;横轴是由底片匀速运动得到的时间轴,小球只在x轴上振动,选项B错误,C正确;图像中相邻小球之间时间相同,密处位置变化慢,选项D正确。

4.AD　在t=0时刻,质点处于平衡位置,所以选项A正确;最大位移处是运动方向改变的位置,速度为零,故选项D正确,B、C错误。

5.D　据题意,假设向右的方向为正方向,则物体的位移向左,位移应为负值,即时间段在2~4 s内;速度向右,为正值,根据位移图像的切线斜率等于速度,可知应在3~4 s内,故D正确。

6.D　A、B、C三图所示质点均在某一位置附近做往复运动,均为机械振动;而D所示的质点没有往复运动过程,不属于机械振动,故选D。

7.答案 (1)E　右　(2)E　G　E　F　E　(3)相反　(4)0

解析 (1)由x-t图像知,在t=0时,振子在平衡位置,故起始位置为E;从t=0时刻开始,振子向正的最大位移处运动,即向右运动。(2)由x-t图像知,O点、B点、D点对应平衡位置的E点;A点在正的最大位移处,对应G点;C点在负的最大位移处,对应F点。(3)t=2 s时,图线切线斜率为负,即速度方向为负方向;t=0时,图线切线斜率为正,即速度方向为正方向,故两时刻速度方向相反。(4) 4 s 末振子回到平衡位置,故振子在前4 s内的位移为零。

8.答案 (1)10 cm　(2)竖直向下　竖直向下　(3)0　40 cm

解析 (1)由图像上的信息,结合质点的振动过程可知,质点离开平衡位置的最大距离就是|x|的最大值,为10 cm。

(2)从1.5 s到2 s时间间隔内,质点位移x>0,且减小,因此是向平衡位置运动,即竖直向下运动;从2.5 s到3 s时间间隔内,位移x<0,且|x|增大,因此是远离平衡位置运动,即竖直向下运动。

(3)质点在第2 s末时,处在平衡位置,因此位移为0;质点在前4 s内完成一个周期性运动,其路程为4×10 cm=40 cm。

9.C　题图中的曲线为质点的位移随时间变化的规律,不是质点的运动轨迹,故选项A错误;质点在t1时间内的位移,应为曲线在t1时刻的纵坐标,故选项B错误,C正确;质点在t1时刻的瞬时速率应是曲线在t1时刻所对应的切线的斜率大小,故选项D错误。

10.D　试管在竖直方向上做简谐运动,平衡位置是在重力与浮力相等的位置,开始时向上提起的距离,就是其偏离平衡位置的最大位移,为正向最大位移,试管由正向最大位移处开始运动,故正确选项为D。

11.答案 见解析

解析 题图乙中运动的位移值可以对应不同的时刻,由x=vt可知,当x=20 cm时,对应时间t==0.2 s,作出图像如图所示。