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《2.1简谐运动课时提升练- 高二上学期物理沪教版( )选择性必修第一册(word含答案)》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在教育资源-天天文库。
2.1简谐运动课时提升练(含解析)一、选择题1.如图所示,弹簧振子上下振动,白纸以速度v向左匀速运动,振子所带墨笔在白纸上留下如图曲线,建立如图所示坐标,y1、y2、x0、2x0为纸上印迹的位置坐标,则( )A.该弹簧振子的振动周期为2x0B.该弹簧振子的振幅为y1C.该弹簧振子的平衡位置在弹簧原长处D.该弹簧振子的角频率为2.如图所示,一弹簧振子在平衡位置O点附近作振动,关于振子完成一次全振动,下列说法错误的是( )A.从O→B→O→C→O完成一次全振动B.从O点出发回到O完成了一次全振动C.从B点出发再次回到B就完成了一次全振动D.从C点出发再次回到C就完成了一次全振动3.如图甲所示,弹簧振子以O点为平衡位置,在A、B两点间做简谐运动。取向右为正方向,图乙为这个弹簧振子的振动图像,由图可知下列说法中正确的是( )A.在t=0.2s时,振子位于A点B.在t=0.1s与t=0.3s两个时刻,振子的速度相同
1C.从t=0到t=0.2s时间内,振子做减速运动D.在t=0.4s时,振子有最大的加速度4.如图所示,水平弹簧振子沿x轴在M、N间做简谐运动,坐标原点O为振子的平衡位置,其振动方程为。下列说法正确的是( )A.MN间距离为5cmB.振子的运动周期是0.2sC.时,振子位于O点D.时,振子具有最大加速度5.如图甲所示,一弹簧左端固定在竖直墙壁上,右端连接一小球,弹簧无形变时小球静止于光滑水平地面上O点处。若把小球拉至A点后由静止释放,小球向左运动最远位置为B点,以水平向右为正方向,小球的振动图像如图乙所示,则下列正确的是( )A.A、B之间的距离为B.在0.8~1.6s时间内,小球运动的路程为12cmC.t=0.8s时刻小球位于B点,且此时小球的加速度最小D.在0.4~0.8s时间内,小球运动的速度逐渐减小,弹簧弹性势能逐渐减小6.简谐运动属于( )A.匀速运动B.匀加速运动C.匀变速运动D.变加速运动7.如图所示,固定着的钢条上端有一小球,在竖直平面内的虚线位置附近发生振动,图中是小球振动能到达的最左侧,振动周期为。假设小球的振动为简谐运动,在小球振动到最左侧时,用周期为的频闪光源照射,得到的图像是( )
2A.B.C.D.8.某物体在做机械振动,表征其振动快慢的物理量是( )A.振幅B.频率C.速度D.加速度9.如图所示,木块在水中沿竖直方向做简谐运动。运动过程木块受到的合力F和动能Ek随相对平衡位置的位移x、运动的速度v和相对平衡位置的位移x随时间t变化的关系图像可能正确的是( )A.B.C.D.10.简谐运动是下列哪一种运动( )A.匀变速运动B.匀速直线运动C.非匀变速运动D.匀加速直线运动11.一个弹簧振子沿轴做简谐运动,取平衡位置为x轴坐标原点。从某时刻开始计时,经过四分之一的周期,振子具有沿x轴负方向的最大加速度。以下能正确反映振子位移与时间的关系图像是( )A.B.C.D.
312.如图所示,底端固定在水平面上的轻弹簧竖直放置,物块A、B叠放在弹簧上,物块相互绝缘且质量均为1.0kg,A带正电且电荷量为0.2C,B不带电。开始处于静止状态,此时弹簧压缩了10cm,若突然施加竖直方向的匀强电场,此瞬间A对B的压力大小变为5N,,则( )A.电场强度大小为,方向竖直向上B.此后系统振动的振幅为10cmC.施加电场后系统机械能的最大增加量为1.0JD.一起振动的最大加速度为13.某弹簧振子在水平方向上做简谐运动,其位移x随时间t变化的关系图像如图所示,已知时振子的位移为,则以下说法中正确的是( )A.简谐运动的圆频率为B.弹簧振子在第末与第末的速度相同C.弹簧在第末与第末的长度相同D.弹簧振子做简谐运动的位移表达式为14.一简谐振子沿x轴振动,平衡位置在坐标原点。t=0时刻振子的位移x=-0.1m;时刻x=0.1m;t=4s时刻x=0.1m。该振子的振幅和周期可能为( )A.0.1m,B.0.1m,2.5sC.0.1m,8sD.0.2m,E.0.2m,8s15.在1min内,甲全振动30次,乙全振动75次,则( )A.甲的周期为0.5sB.乙的周期为0.8sC.甲的频率为0.5HzD.乙的频率为0.8Hz二、解答题16.如图所示是一个质点做简谐运动的图象,根据图象回答下面的问题:
4(1)振动质点离开平衡位置的最大距离;(2)写出此振动质点的运动表达式;(3)在0~0.6s的时间内质点通过的路程;(4)在t=0.1s、0.3s、0.5s、0.7s时质点的振动方向;(5)振动质点在0.6s~0.8s这段时间内速度和加速度是怎样变化的?(6)振动质点在0.4s~0.8s这段时间内的动能变化是多少?17.滑板运动非常有趣。如图所示,某同学踩着滑板在弧形滑道的内壁来回滑行。滑板的这种运动可视为振动吗?若可以,它的平衡位置在哪里?
5参考答案1.D【详解】A.该弹簧振子的振动周期为选项A错误;B.该弹簧振子的振幅为选项B错误;C.该弹簧振子的平衡位置满足mg=kx0则平衡位置不在弹簧原长处,弹簧处于伸长状态,选项C错误;D.该弹簧振子的角频率为选项D正确。故选D。2.B【详解】A.弹簧振子从O点开始向右运动,到再次到O点向右运动,即完成了一次全振动,A正确;B.从O点出发回到O点,可能为半个周期,B错误;C.从B点出发到再次回到B点,即即为一次全振动,C正确;D.从C点出发到再次回到C点,即即为一次全振动,D正确。故选B。3.C【详解】A.在t=0.2s时,振子的位移为正向最大,振子位于B点,选项A错误;B.在t=0.1s与t=0.3s两个时刻,振子的速度大小相同,方向相反,则速度不相同,选项B错误;C.从t=0到t=0.2s时间内,振子从平衡位置到达正向最大位移,则振子做减速运动,选项C正确;D.在t=0.4s时,振子回到平衡位置,加速度为零,选项D错误。
6故选C。4.B【详解】A.由函数关系式可知,振幅为5cm,即OM间的距离是5cm,MN间的距离是10cm,故A错误;B.由函数式可知ω=10π,故周期故B正确;C.t=0时,代入表达式可知x=5cm即振子处于N位置,故C错误;D.把t=0.05s代入得x=0即处于平衡位置,振子的加速度为0,速度最大,故D错误;故选。5.B【详解】A.由乙图可知,A、B之间的距离为12cm,A错误;B.在0.8~1.6s时间内,小球运动的路程为2个振幅,为12cm,B正确;C.由图乙可知,在0.8s时,小球位于负的最大位移处,即B点,此时小球的加速度最大,C错误;D.在0.4~0.8s时间内,小球从平衡位置处向负的最大位移处运动,小球运动的速度不断减小,弹簧弹性势能增大,D错误。故选B。6.D【详解】简谐运动中,加速度随时间不断变化,则属于变加速运动。故选D。7.C【详解】小球的振动周期为,从小球振动到最左侧开始计时,振动方程为当用周期为的频闪光源照射,可知,当
7时,位移相等,均为故在和时刻小球出现在同一个位置,都在平衡位置的右侧,0.3s时又恰好回到出发点,对比可知,在周期为的频闪光源照射下得到的图像是C图。故选C。8.B【详解】A.振幅反映了振动的强弱,不能反映振动的快慢,A错误;B.频率是单位时间内完成全振动的次数,反映了振动的快慢,B正确;CD.速度和加速度在振动过程中是变化的,无法反映振动的快慢,CD错误。故选B。9.C【详解】A.根据简谐运动的规律可得,浮力与重力平衡,则有则运动过程木块受到的合力F应该过二四象限,A错误;B.随着增大,势能增大,由能量守恒可得,动能应减小,B错误;CD.因为木块在水中沿竖直方向做简谐运动,故运动的速度v和相对平衡位置的位移x随时间t变化的关系图像都应该是三角函数的波形,D错误,C正确。故选C。10.C【详解】简谐运动的x-t图像是一条正弦曲线,其图像的斜率既不是定值,且随t也并非均匀变化,所以简谐运动是非匀变速运动,故C正确,ABD错误。故选C。11.C【详解】经过四分之一的周期,振子具有沿轴负方向的最大加速度,即质点在正向最大位移处,所以计时开始时质点恰在平衡位置且向正方向运动,则图像C正确。
8故选C。12.A【详解】A.两物块A、B开始处于静止状态,可得弹簧弹力的大小F=2mg=20N若突然加沿竖直方向的匀强电场,弹簧弹力不突变,此瞬间A对B的压力大小变为5N,对B受力分析得分析A的受力竖直向上的电场力qE和B对A的支持力FN,竖直向下的重力mg解得所以方向竖直向上。故A正确;BC.系统到达平衡位置时可得,此后系统AB分离,由分离前简谐振幅为A1分离后B的振幅为A2得故B未离开弹簧。B的振幅为故B错误;C.分离后,A做匀速直线运动,故施加电场后系统机械能的一直变大故C错误;D.由A、B项分析可知,一起振动的最大加速度
9故D错误。故选A。13.BD【详解】A.由图知,简谐运动的周期,则简谐运动的圆频率故A错误;B.由图知,弹簧振子在第末与第末的振动方向均沿x轴负方向,且弹簧振子在第末与第末的位移大小相同,则弹簧振子在第末与第末的速度相同,故B正确;C.由图知,弹簧振子在第末与第末的位移相反,则弹簧在第末与第末的长度不同,故C错误;D.时振子的位移为,则据可得解得弹簧振子的振幅,弹簧振子做简谐运动的位移表达式故D正确。故选BD。14.ADE【详解】ABC.若振子的振幅为0.1m则周期最大值为s,选项A正确,BC错误;D.若振子的振幅为0.2m,由简谐运动的对称性可知,当振子由x=-0.1m处运动到负向最大位移处再反向运动到x=0.1m处,再经n个周期时所用时间为s,则所以周期的最大值为s,且t=4s时刻x=0.1m,故选项D正确;
10E.若振子的振幅为0.2m,当振子由x=-0.1m经平衡位置运动到x=0.1m处,再经n个周期时所用时间为s,则所以此时周期的最大值为8s,且t=4s时,x=0.1m,故选项E正确。故选ADE。15.BC【详解】AB.周期是完成一次全振动所用的时间,故甲乙的周期分别为,故A错误B正确;CD.频率是物体每秒钟振动循环的次数,等于周期的倒数,故甲乙的频率分别为,故C正确D错误。故选BC。16.(1)5m;(2)x=5sin(2.5πt)m;(3)5m;(4)正方向 负方向 负方向 正方向(5)速度越来越大 加速度的方向指向平衡位置越来越小;(6)零【详解】(1)由振动图象可以看出,质点振动的振幅为5m,此即质点离开平衡位置的最大距离.(2)由图象可知A=5m,T=0.8s,φ=0.所以可得(3)由振动图象可以看出,质点振动的周期为T=0.8s,0.6s=3×,振动质点是从平衡位置开始振动的,故在0~0.6s的时间内质点通过的路程为s=3×A=3×5m=15m(4)在t=0.1s时,振动质点处在位移为正值的某一位置上,但若从t=0.1s起取一段极短的时间间隔Δt(Δt→0)的话,从图象中可以看出振动质点的正方向的位移将会越来越大,由此可以判断得出质点在t=0.1s时的振动方向是沿题中所设的正方向的.同理可以判断得出质点在t=0.3s、0.5s、0.7s时的振动方向分别是沿题中所设的负方向、负方向和正方向。(5)由振动图象可以看出,在0.6s~0.8s这段时间内,振动质点从最大位移处向平衡位置运动,故其速度是越来越大的;而质点所受的回复力是指向平衡位置的,并且逐渐减小的,故其加速度的方向指向平衡位置且越来越小。
11(6)由图象可以看出,在0.4s~0.8s这段时间内质点从平衡位置经过半个周期的运动又回到了平衡位置,尽管初、末两个时刻的速度方向相反,但大小是相等的,故这段时间内质点的动能变化为零。【点睛】析振动过程中各个物理量如何变化是应具备的基本功.对于任意时刻的位移,可通过写出振动方程求解.17.可以看成振动;弧形滑道的最低点为平衡位置。【详解】可以看成振动,在平衡位置附近的往复运动即为振动,滑板运动在弧形滑道的内壁来回滑行,以弧形滑道的最低点为平衡位置,属于振动。