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高中物理教科版 (2019)选择性必修 第一册1 简谐运动及其图像课时训练
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这是一份高中物理教科版 (2019)选择性必修 第一册1 简谐运动及其图像课时训练，文件包含教科版高中物理选择性必修第一册课时分层作业6简谐运动及其图像含答案docx、教科版高中物理选择性必修第一册课时分层作业6答案docx等2份试卷配套教学资源，其中试卷共8页， 欢迎下载使用。
题组一 弹簧振子及其运动分析
1．BD [理想弹簧振子中弹簧的质量可以忽略，小球体积忽略不计，可看成质点，不计摩擦阻力，小球一旦振动起来将不会停下来，而小球振动时，弹簧不能超出弹性限度，故B、D正确，A、C错误。]
2.CD [平衡位置是振动系统不振动时，小球(振子)处于平衡状态时所处的位置，可知此时小球所受的重力大小与弹簧的弹力大小相等，即mg＝kx，也即小球原来静止的位置，故D正确，A、B错误；当小球处于平衡位置时，其加速度为零，速度最大，C正确。]
题组二 简谐运动及其图像
3．B [简谐运动位移的初始位置是平衡位置，所以简谐运动中位移的方向总是背离平衡位置的，而加速度的方向总是指向平衡位置的，故A错误，B正确；位移方向与速度方向可能相同，也可能相反，C、D错误。]
4.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位移，为正向最大位移，开始时，试管由正向最大位移处开始运动，故正确选项为D。]
题组三 描述简谐运动的物理量
5．ACD [O点为平衡位置，B、C为两侧最远点，则从B起经O、C、O、B的路程为振幅的4倍，即A正确；若从O起经B、O、C、B的路程为振幅的5倍，超过一次全振动，即B错误；若从C起经O、B、O、C的路程为振幅的4倍，即C正确；因弹簧振子的系统摩擦不考虑，所以它的振幅一定，故B、C两点关于O点对称，D正确。]
6．C [在一次全振动中，物体回到了原来的位置，故通过的位移一定为零，A错误；物体在eq \f(1,4)个周期内，通过的路程不一定是1个振幅，与物体的初始位置有关，只有当物体的初始位置在平衡位置或最大位移处时，物体在eq \f(1,4)个周期内，通过的路程才等于1个振幅，B错误；根据对称性可知，物体在1个周期内，通过的路程是4个振幅，C正确；物体在eq \f(3,4)个周期内，通过的路程不一定是3个振幅，与物体的初始位置有关，只有当物体的初始位置在平衡位置或最大位移处时，物体在eq \f(3,4)个周期内，通过的路程才是3个振幅，D错误。]
题组四 简谐运动的表达式
7．B [t＝0时刻振子具有正向最大加速度，说明此时振子的位移是负向最大，则位移与时间的函数关系式x＝Asin(ωt＋φ0)中，φ0＝－eq \f(π,2)，圆频率ω＝eq \f(2π,T)＝eq \f(2π,0.5) rad/s＝4π rad/s，则位移与时间的函数关系式为x＝0.4sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(4πt－\f(π,2)))cm＝4×10－3sin(4πt－eq \f(π,2))m。B正确。]
8．CD [振幅是标量，A、B的振幅分别是3 m、5 m，A错误；A、B的圆频率ω＝100 rad/s，周期T＝eq \f(2π,ω)＝eq \f(2π,100) s≈6.28×10－2 s，B错误，C正确；Δφ＝φAO－φBO＝eq \f(π,3)为定值，D正确。]
1．ABC [由题图(b)得质点振动的振幅为0.05 m，周期T＝0.8 s，故ω＝eq \f(2π,T)＝eq \f(2π,0.8) rad/s＝2.5π rad/s，故该质点的振动方程为x＝0.05sin(2.5πt＋θ)(m)，且当t＝0时，x＝0.05 s，代入可得θ＝eq \f(π,2)，故该质点的振动方程为x＝0.05sin(2.5πt＋eq \f(π,2))(m)，故A符合题意；根据振动图像得0.2 s末质点经过平衡位置向负的最大位移振动，所以此时速度方向从O指向A，方向向左，故B符合题意；0.2～0.3 s质点由平衡位置向负的最大位移振动，此过程速度的方向与所受力的方向相反，故质点在做减速运动，故C符合题意；0.7 s质点在平衡位置和正的最大位移处之间，所以在O与B之间，故D不符合题意。故选ABC。]
2.B [由图可知，影子P做简谐运动的振幅为R，以向上为正方向，设P的振动方程为x＝Rsin(ωt＋φ)，由图可知，当t＝0时，P的位移为R，代入振动方程解得φ＝eq \f(π,2)，则P做简谐运动的表达式为x＝Rsin(ωt＋eq \f(π,2))，故B正确，A、C、D错误。故选B。]
3．C [振动的周期是0.3 s，则圆频率：ω＝eq \f(2π,T)＝eq \f(2π,0.3) rad/s，以平衡位置向右为正方向，若初始时刻球在最左端，则初相位为－eq \f(π,2)，0.1 s时刻对应的角度：θ1＝eq \f(2π,0.3)×0.1 rad－eq \f(π,2) rad＝eq \f(π,6) rad，0.2 s时刻对应的角度：θ2＝eq \f(2π,0.3)×0.2 rad－eq \f(π,2) rad＝eq \f(5,6)π rad，可知，在0.1 s和0.2 s时刻小球将出现在同一个位置，都在平衡位置的右侧，所以在周期为0.1 s的频闪光源照射下得到的图像是C图。故C正确。]
4．[解析] (1)由题图乙可知，当纸带匀速前进20 cm时，弹簧振子恰好完成一次全振动，由v＝eq \f(x,t)，可得t＝eq \f(x,v)＝eq \f(0.2,1) s＝0.2 s，所以周期T＝0.2 s。
(2)由题图乙可以看出P的振幅为2 cm，振动图像如图所示。
(3)当纸带做匀加速直线运动时，振子振动周期仍为0.2 s，由丙图可知，两个相邻0.2 s时间内，纸带运动的距离分别为0.21 m、0.25 m，由Δx＝aT2，得加速度a＝eq \f(0.25－0.21,0.22) m/s2＝1.0 m/s2。
[答案] (1)0.2 s (2)见解析图 (3)1.0 m/s2
题组一 弹簧振子及其运动分析
1．BD [理想弹簧振子中弹簧的质量可以忽略，小球体积忽略不计，可看成质点，不计摩擦阻力，小球一旦振动起来将不会停下来，而小球振动时，弹簧不能超出弹性限度，故B、D正确，A、C错误。]
2.CD [平衡位置是振动系统不振动时，小球(振子)处于平衡状态时所处的位置，可知此时小球所受的重力大小与弹簧的弹力大小相等，即mg＝kx，也即小球原来静止的位置，故D正确，A、B错误；当小球处于平衡位置时，其加速度为零，速度最大，C正确。]
题组二 简谐运动及其图像
3．B [简谐运动位移的初始位置是平衡位置，所以简谐运动中位移的方向总是背离平衡位置的，而加速度的方向总是指向平衡位置的，故A错误，B正确；位移方向与速度方向可能相同，也可能相反，C、D错误。]
4.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位移，为正向最大位移，开始时，试管由正向最大位移处开始运动，故正确选项为D。]
题组三 描述简谐运动的物理量
5．ACD [O点为平衡位置，B、C为两侧最远点，则从B起经O、C、O、B的路程为振幅的4倍，即A正确；若从O起经B、O、C、B的路程为振幅的5倍，超过一次全振动，即B错误；若从C起经O、B、O、C的路程为振幅的4倍，即C正确；因弹簧振子的系统摩擦不考虑，所以它的振幅一定，故B、C两点关于O点对称，D正确。]
6．C [在一次全振动中，物体回到了原来的位置，故通过的位移一定为零，A错误；物体在eq \f(1,4)个周期内，通过的路程不一定是1个振幅，与物体的初始位置有关，只有当物体的初始位置在平衡位置或最大位移处时，物体在eq \f(1,4)个周期内，通过的路程才等于1个振幅，B错误；根据对称性可知，物体在1个周期内，通过的路程是4个振幅，C正确；物体在eq \f(3,4)个周期内，通过的路程不一定是3个振幅，与物体的初始位置有关，只有当物体的初始位置在平衡位置或最大位移处时，物体在eq \f(3,4)个周期内，通过的路程才是3个振幅，D错误。]
题组四 简谐运动的表达式
7．B [t＝0时刻振子具有正向最大加速度，说明此时振子的位移是负向最大，则位移与时间的函数关系式x＝Asin(ωt＋φ0)中，φ0＝－eq \f(π,2)，圆频率ω＝eq \f(2π,T)＝eq \f(2π,0.5) rad/s＝4π rad/s，则位移与时间的函数关系式为x＝0.4sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(4πt－\f(π,2)))cm＝4×10－3sin(4πt－eq \f(π,2))m。B正确。]
8．CD [振幅是标量，A、B的振幅分别是3 m、5 m，A错误；A、B的圆频率ω＝100 rad/s，周期T＝eq \f(2π,ω)＝eq \f(2π,100) s≈6.28×10－2 s，B错误，C正确；Δφ＝φAO－φBO＝eq \f(π,3)为定值，D正确。]
1．ABC [由题图(b)得质点振动的振幅为0.05 m，周期T＝0.8 s，故ω＝eq \f(2π,T)＝eq \f(2π,0.8) rad/s＝2.5π rad/s，故该质点的振动方程为x＝0.05sin(2.5πt＋θ)(m)，且当t＝0时，x＝0.05 s，代入可得θ＝eq \f(π,2)，故该质点的振动方程为x＝0.05sin(2.5πt＋eq \f(π,2))(m)，故A符合题意；根据振动图像得0.2 s末质点经过平衡位置向负的最大位移振动，所以此时速度方向从O指向A，方向向左，故B符合题意；0.2～0.3 s质点由平衡位置向负的最大位移振动，此过程速度的方向与所受力的方向相反，故质点在做减速运动，故C符合题意；0.7 s质点在平衡位置和正的最大位移处之间，所以在O与B之间，故D不符合题意。故选ABC。]
2.B [由图可知，影子P做简谐运动的振幅为R，以向上为正方向，设P的振动方程为x＝Rsin(ωt＋φ)，由图可知，当t＝0时，P的位移为R，代入振动方程解得φ＝eq \f(π,2)，则P做简谐运动的表达式为x＝Rsin(ωt＋eq \f(π,2))，故B正确，A、C、D错误。故选B。]
3．C [振动的周期是0.3 s，则圆频率：ω＝eq \f(2π,T)＝eq \f(2π,0.3) rad/s，以平衡位置向右为正方向，若初始时刻球在最左端，则初相位为－eq \f(π,2)，0.1 s时刻对应的角度：θ1＝eq \f(2π,0.3)×0.1 rad－eq \f(π,2) rad＝eq \f(π,6) rad，0.2 s时刻对应的角度：θ2＝eq \f(2π,0.3)×0.2 rad－eq \f(π,2) rad＝eq \f(5,6)π rad，可知，在0.1 s和0.2 s时刻小球将出现在同一个位置，都在平衡位置的右侧，所以在周期为0.1 s的频闪光源照射下得到的图像是C图。故C正确。]
4．[解析] (1)由题图乙可知，当纸带匀速前进20 cm时，弹簧振子恰好完成一次全振动，由v＝eq \f(x,t)，可得t＝eq \f(x,v)＝eq \f(0.2,1) s＝0.2 s，所以周期T＝0.2 s。
(2)由题图乙可以看出P的振幅为2 cm，振动图像如图所示。
(3)当纸带做匀加速直线运动时，振子振动周期仍为0.2 s，由丙图可知，两个相邻0.2 s时间内，纸带运动的距离分别为0.21 m、0.25 m，由Δx＝aT2，得加速度a＝eq \f(0.25－0.21,0.22) m/s2＝1.0 m/s2。
[答案] (1)0.2 s (2)见解析图 (3)1.0 m/s2
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