高中人教版 (2019)1 简谐运动课后作业题
展开弹簧振子及其运动
1.对于做简谐运动的弹簧振子,下述说法正确的是( )
A.振子通过平衡位置时,加速度最大
B.振子在最大位移处时,速度最大
C.振子在连续两次通过同一位置时,位移相同
D.振子连续两次通过同一位置时,动量相同
2.如图所示为一弹簧振子,O为平衡位置,以向右为正方向,则振子在B、C之间振动时( )
A.位移为负、速度为正B.位移为正、速度为负
C.位移为负、速度为正D.位移为正、速度为负
简谐运动的x-t图像
3.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,所以振动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
4.如图甲所示,一弹簧振子在A、B间振动,取向右为正方向,振子经过O点时为计时起点,其振动的x-t图像如图乙所示,则下列说法正确的是( )
A.t4时刻振子在A点
B.t2时刻振子在B点
C.在t1~t2时间内,振子的位移在增大
D.在t3~t4时间内,振子的位移在减小
5.如图所示,弹簧下端悬挂一钢球,上端固定组成一个振动系统,用手把钢球向上托起一段距离,然后释放,下列说法正确的是( )
A.钢球运动的最高处为平衡位置B.钢球运动的最低处为平衡位置
C.钢球速度为零处为平衡位置D.钢球原来静止时的位置为平衡位置
6.如图所示,下列振动系统不可看成弹簧振子的是( )
A.如图甲所示,竖直悬挂的轻弹簧及小铅球组成的系统
B.如图乙所示,放在光滑斜面上的铁块及轻弹簧组成的系统
C.如图丙所示,光滑水平面上,两根轻弹簧系住一个小球组成的系统
D.蹦极运动中的人与弹性绳组成的系统
7.关于简谐运动,下列说法正确的是( )
A.简谐运动一定是水平方向的运动
B.所有的振动都可以视为是简谐运动
C.物体做简谐运动时一定可以得到正弦曲线形的轨迹线
D.只要振动图像是正弦曲线物体一定做简谐运动
8.关于简谐运动的位移、速度、加速度的关系,下列说法中正确的是( )
A.位移减小时,加速度增大,速度也增大
B.位移方向总跟加速度方向相反,跟速度方向相同
C.物体向平衡位置运动时,速度方向跟位移方向相反
D.物体向平衡位置运动时,做匀加速运动
9.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不正确的是( )
A.该图像的坐标原点是建在弹簧振子小球的平衡位置
B.从图像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
10.一个弹簧振子在A、B间做简谐运动,O点为振子的平衡位置,如图所示。规定向右为正方向,当振子向左运动经过O点时开始计时,则图中画出的振动图像正确的是( )
A.B.
C.D.
11.如图甲所示,弹簧振子运动的最左端M(最右端N)距离平衡位置的距离为l,规定向右为正方向,其振动图像如图乙所示,下列说法中正确的是( )
A.图中x0应为l
B.0~t1时间内振子由M向O运动
C.t1~t2时间内振子由M向O运动
D.0~t2时间内与t2~t3时间内振子运动方向相反
12.如图甲所示,为物块与轻质弹簧组成的弹簧振子,在竖直方向上做简谐运动。取竖直向上为正方向,该弹簧振子的振动图象如图乙所示。下列说法正确的是( )
A.时,振子向上振动
B.到过程中,振子的速度增大
C.和时,振子的加速度相同
D.和时,振子的速度相同
13.某弹簧振子的振动图象如图所示.根据图象判断,下列说法正确的是( )
A.第1 s内振子相对于平衡位置的位移与速度方向相反
B.第2 s末振子相对于平衡位置的位移为-20 cm
C.第2 s末和第3 s末振子相对于平衡位置的位移均相同,但瞬时速度方向相反
D.第1 s内和第2 s内振子相对于平衡位置的位移方向相同,瞬时速度方向相反
14.如图所示为获取弹簧振子的位移—时间图像的一种方法,改变纸带运动的速度,下列说法正确的是( )
A.如果纸带不动,作出的振动图像仍然是正弦函数曲线
B.如果纸带不动,作出的振动图像是一段线段
C.图示时刻,振子正经过平衡位置向右运动
D.若纸带运动的速度不恒定,则纸带上描出的仍然是简谐运动的图像
第1节 简谐运动
弹簧振子及其运动
1.对于做简谐运动的弹簧振子,下述说法正确的是( )
A.振子通过平衡位置时,加速度最大
B.振子在最大位移处时,速度最大
C.振子在连续两次通过同一位置时,位移相同
D.振子连续两次通过同一位置时,动量相同
【答案】C
【详解】A.振子经过平衡位置时速度最大,加速度是零,A错误;
B.振子在最大位移处时速度最小,是零,B错误;
C.振子在连续两次经同一位置时,相对于平衡位置的位移相同,C正确;
D.动量是矢量,振子连续两次经同一位置时,速度的大小相同,方向相反,则动量大小相同,方向相反,D错误。故选C。
2.如图所示为一弹簧振子,O为平衡位置,以向右为正方向,则振子在B、C之间振动时( )
A.位移为负、速度为正B.位移为正、速度为负
C.位移为负、速度为正D.位移为正、速度为负
【答案】A
【详解】A.速度方向即振子运动方向,则位移向左为负,速度向右为正,A正确;
B.位移向右为正,速度向右为正,B错误;
C.位移向右为正,速度向左为负,C错误;
D.位移向左为负,速度向左为负,D错误。故选A。
简谐运动的x-t图像
3.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,所以振动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
【答案】B
【详解】ABC.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的轨迹,故B正确,AC错误;
D.B点切线的方向不表示振子运动到B点时的速度方向,故D错误。故选B。
4.如图甲所示,一弹簧振子在A、B间振动,取向右为正方向,振子经过O点时为计时起点,其振动的x-t图像如图乙所示,则下列说法正确的是( )
A.t4时刻振子在A点
B.t2时刻振子在B点
C.在t1~t2时间内,振子的位移在增大
D.在t3~t4时间内,振子的位移在减小
【答案】C
【详解】AB.振子在A点和B点时位移最大,由于取向右为正方向,所以振子运动到A点有正向最大位移,运动到B点有负向最大位移,则t2时刻,振子在A点,t4时刻,振子在B点,故AB错误;
CD.振子的位移以平衡位置为起点,所以在t1~t2和t3~t4时间内振子的位移都在增大,故C正确,D错误。
故选C。
5.如图所示,弹簧下端悬挂一钢球,上端固定组成一个振动系统,用手把钢球向上托起一段距离,然后释放,下列说法正确的是( )
A.钢球运动的最高处为平衡位置B.钢球运动的最低处为平衡位置
C.钢球速度为零处为平衡位置D.钢球原来静止时的位置为平衡位置
【答案】D
【详解】钢球在竖直方向做简谐运动,平衡位置为重力和弹簧弹力相等的位置,即钢球原来静止的位置为平衡位置,在平衡位置处速度最大,故ABC错误,D正确。故选D。
6.如图所示,下列振动系统不可看成弹簧振子的是( )
A.如图甲所示,竖直悬挂的轻弹簧及小铅球组成的系统
B.如图乙所示,放在光滑斜面上的铁块及轻弹簧组成的系统
C.如图丙所示,光滑水平面上,两根轻弹簧系住一个小球组成的系统
D.蹦极运动中的人与弹性绳组成的系统
【答案】D
【详解】ABC.根据弹簧振子的理想化条件:弹簧振子是一个不考虑摩擦阻力,不考虑弹簧的质量,不考虑振子的大小和形状的理想化的物理模型, ABC正确;
D.人受空气的阻力不可忽略,且人不能看成质点,故该系统不可看成弹簧振子,D错误。
故选D。
7.关于简谐运动,下列说法正确的是( )
A.简谐运动一定是水平方向的运动
B.所有的振动都可以视为是简谐运动
C.物体做简谐运动时一定可以得到正弦曲线形的轨迹线
D.只要振动图像是正弦曲线物体一定做简谐运动
【答案】D
【详解】A.物体的简谐运动并不一定只在水平方向发生,各个方向都有可能发生,选项A错误;
B.简谐运动是最简单的振动,并非所有的振动都可以视为是简谐运动,选项B错误;
C.做简谐运动物体的轨迹线并不是正弦曲线,选项C错误;
D.若物体的振动图像是正弦曲线,则其一定是做简谐运动,选项D正确。故选D。
8.关于简谐运动的位移、速度、加速度的关系,下列说法中正确的是( )
A.位移减小时,加速度增大,速度也增大
B.位移方向总跟加速度方向相反,跟速度方向相同
C.物体向平衡位置运动时,速度方向跟位移方向相反
D.物体向平衡位置运动时,做匀加速运动
【答案】C
【详解】A.位移减小时,加速度减小,速度增大。A错误;
B.根据回复力公式可知,位移方向总跟加速度方向相反,跟速度方向可以相同,也可以相反。B错误;
C.物体向平衡位置运动时,速度方向跟位移方向相反,C正确;
D.物体向平衡位置运动时,做加速度减小的加速运动。D错误。故选C。
9.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不正确的是( )
A.该图像的坐标原点是建在弹簧振子小球的平衡位置
B.从图像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
【答案】B
【详解】A.从图像中能看出坐标原点在平衡位置,A正确;
BC.横轴虽然是由底片匀速运动得到的位移,但已经转化为时间轴,小球只沿x轴振动,B错误,C正确;
D.因图像中相邻小球之间时间相同,密处说明小球的位置变化慢,D正确;故选B。
10.一个弹簧振子在A、B间做简谐运动,O点为振子的平衡位置,如图所示。规定向右为正方向,当振子向左运动经过O点时开始计时,则图中画出的振动图像正确的是( )
A.B.
C.D.
【答案】B
【详解】由题意,因为向右为正方向,且振子向左运动经过O点时开始计时,所以t=0时刻图像的斜率应为负,故B正确。故选B。
11.如图甲所示,弹簧振子运动的最左端M(最右端N)距离平衡位置的距离为l,规定向右为正方向,其振动图像如图乙所示,下列说法中正确的是( )
A.图中x0应为l
B.0~t1时间内振子由M向O运动
C.t1~t2时间内振子由M向O运动
D.0~t2时间内与t2~t3时间内振子运动方向相反
【答案】A
【详解】A.结合甲、乙两图可知t1时刻振子的位移为正值且最大,振子位于N,x0应为l,故A正确;
B.0~t1时间内位移为正值,且逐渐增大,则振子由O向N运动,故B错误;
C.t1~t2时间内位移为正值,且逐渐减小,则振子由N向O运动,故C错误;
D.0~t2时间内振子先沿正方向运动到最大位移处,再沿负方向运动到位移为零处,t2~t3时间内先沿负方向运动到负的最大位移处,再沿正方向运动到位移为零处,故D错误。故选A。
12.如图甲所示,为物块与轻质弹簧组成的弹簧振子,在竖直方向上做简谐运动。取竖直向上为正方向,该弹簧振子的振动图象如图乙所示。下列说法正确的是( )
A.时,振子向上振动
B.到过程中,振子的速度增大
C.和时,振子的加速度相同
D.和时,振子的速度相同
【答案】C
【详解】A.由图象可知,时,振子处于平衡位置,速度最大,向负方向运动,即振子向下振动,故A错误;
B.时,振子处于负向的最大位移处,所以到过程中,振子由平衡位置向下运动到负向的最大位移处。在平衡位置时,振子的速度最大;在最大位移处,振子的速度为0,所以振子的速度减小,故B错误;
CD.在和时,振子的加速度方向竖直向下,速度方向不同:时速度竖直向上,时速度竖直向下,故C正确,D错误。故选C。
13.某弹簧振子的振动图象如图所示.根据图象判断,下列说法正确的是( )
A.第1 s内振子相对于平衡位置的位移与速度方向相反
B.第2 s末振子相对于平衡位置的位移为-20 cm
C.第2 s末和第3 s末振子相对于平衡位置的位移均相同,但瞬时速度方向相反
D.第1 s内和第2 s内振子相对于平衡位置的位移方向相同,瞬时速度方向相反
【答案】D
【详解】由图知,第1s内振子远离平衡位置的向正的最大位移方向运动,位移与速度方向相同.故A错误.质点振在第2s末回到平衡位置,位移是0.故B错误.质点第2s末的位移是0,第3s末振子相对于平衡位置的位移是负的最大.故C错误.由图可得,第1s内和第2s内振子相对于平衡位置的位移方向相同,第1s内远离平衡位置运动,第2s内向着平衡位置运动,所以瞬时速度方向相反.故D正确.
14.如图所示为获取弹簧振子的位移—时间图像的一种方法,改变纸带运动的速度,下列说法正确的是( )
A.如果纸带不动,作出的振动图像仍然是正弦函数曲线
B.如果纸带不动,作出的振动图像是一段线段
C.图示时刻,振子正经过平衡位置向右运动
D.若纸带运动的速度不恒定,则纸带上描出的仍然是简谐运动的图像
【答案】BC
【详解】AB.当纸带不动时,描出的只是振子在平衡位置两侧往复运动的轨迹,即一段线段,A错误,B正确;
C.由振动图像可以看出,图示时刻振子正由平衡位置向右运动,C正确;
D.只有当纸带匀速运动时,运动时间才与纸带运动的位移成正比,振动图像才是正弦或余弦函数曲线,而简谐运动的图像一定是正弦或余弦函数曲线,D错误。故选BC。
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