2.1简谐运动 精选训练题（Word版含解析）.docx

人教版（2019）选择性必修一 2.1简谐运动精选训练题一、单选题1 .下列运动中可以看作机械振动的是（）A.声带发声B.音叉被移动C.火车沿斜坡行驶D.秋风中树叶落下2 .如图所示，水平方向上有一弹簧振子，。点是其平衡位置，振子在a和6之间振动，关于振子，下列说法正确的是（）io b 匕A.在。点时加速度最大，速度最大B.在。点时速度最大，位移最大C.在5点时位移最大，速度最小D.在点时加速度最大，速度最大3 .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4 .关于做简谐运动物体的位移、速度、加速度的关系，下列说法中正确的是（）A.位移减小时，速度增大，加速度也增大B.位移方向总跟加速度方向相反，但跟速度方向相同C.物体远离平衡位置运动时，速度方向跟位移方向相同D.物体通过平衡位置时，I可复力为零，故处于平衡状态5 .对水平弹簧振子，下列说法正确的是（）A.每次通过同一位置时，其速度不一定相同，但加速度一定相同8 .通过平衡位置时，速度为零，加速度最大C.每次通过平衡位置时，加速度相同，速度也一定相同D.若位移为负值，则速度一定为正值，加速度也一定为正值 故选D.11. D【详解】由图知，第Is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.12. A【详解】由图像可知，片0时刻，质位于正的最大位移处，速度为零，而在时刻，恰好位于平衡位置，速度为负的最大值，在时刻，恰好位于负的最大位移处，速度刚好减为 零；在/二毛时刻，又恰好回到平衡位置，速度为正的最大值。4故选Ao13. 正确【详解】根据质点做简谐运动的条件可知，做简谐运动的条件是回复力为尸=依，被拍打的篮球上 下运动显然不是简谐运动。故此说法正确。14. 两侧往复运动平衡位置【详解】口2物体（或物体的一部分）在某一中心位置的两侧所做的往复运动叫做机械振动； 3中心位置乂称平衡位置，即当物体不再做往复运动时，最终停下来的位置。15. x = Asiiuot不是【详解】答案第4页，共8页试题分析：简谐运动的位移随时间的关系遵从正弦函数规律，其运动表达式为：x = Asincot,篮球的运动位移随时间的变化不遵从正弦函数的规律，所以不是简谐运动.考点：简谐运动：简谐运动的回复力和能量.16. 1.42【详解】1运动过程如图所示，振子第三次通过M点需要经过的时间为/ =03x4 + 0.2= 1.4s ；质点振动周期为7 = 1.6s,故4x4A = 20cm1.6解得A = 2cm17. 弹簧的弹力和重力沿斜面的分力的合力(或弹簧弹力、重力和斜面支持力的合【详解】(1)1对滑块进行受力分析，滑块的合力为：弹簧的弹力和重力沿斜面的分力的合力, 合力提供回复力.(2) 2由图可以看出周期为0.4s(3) 3根据胡克定律：F、= kx ,- kx'振幅2 2k18 .可以看成振动；弧形滑道的最低点为平衡位置。【详解】答案第5页，共8页 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。19 .横轴上的坐标代表时间，纵坐标代表笔尖离开平衡位置的位移；匀速拖动白纸，是为 了用相等的距离表示相等的时间；如果拖动白纸的速度是5xl(T2m/s,在横轴距离坐标原 点位置1m处的刻度为20s,依次类推。【详解】笔尖振动周期一定，根据白纸上记录的完整振动图象的个数可确定出时间长短，所以白纸 上横轴上的坐标代表时间，纵坐标代表笔尖离开平衡位置的位移；由x=W可知，匀速拖动 白纸，是为了用相等的距离表示相等的时间：如果拖动白纸的速度是5x10-2m/s,在横坐 标轴上运动Im用时间为/ = rS=20s5x10-2即在横轴距离坐标原点位置1m处的刻度为20s,依次类推。20. (1)10 cm； (2)竖直向下,竖直向下；(3)0, 40 cm【详解】(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w的最 大值，为10 cm。(2)从1.5s到2s时间间隔内，质点位移Q0,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xVO,且卜|增大，因此是背离平衡位置运动，即 竖直向下运动。(3)质点在第2 s末时: 处在平衡位置，因此位移为零；质点在前4 s内完成一个周期性运 动，其路程为4x 10 cm=40 cm。答案第6页，共8页【详解】解：（1）B刚要离开C的时候，弹簧对B的弹力心加喀，A的受力图如图所示，由牛顿第二定律可得4d=】5m/s2A物体的运动为简谐运动，平衡位置为A所受合力为零的位置，此时弹簧的弹力为5N,弹簧处于压缩，压缩量为。.05m,开始振动时压缩量为智=。讪，所以振幅。口4、'G所以A距离地面高度h随时间，变化的关系式是h =L-Leos则有A离地面高度h随时间变化的图像，如下图所示,%=贤=0.血当9 =15N,且A上升到最高点时，弹簧的压缩量工=皿=。.* k所以A上升的高度A=x/+x2=0.3mA上升过程中答案第7页，共8页Fh=m,tgh+QEP所以弹簧弹性势能增加了把拉力改为尸 =30N时，A上升过程中Fh-mAgh-nEp= y tn hv2解得v=3m/sB刚要离开C时，弹簧弹力拜=加皑=20N,由牛顿第二定律有mA-N-F=niAaA解得22.见解析【详解】 气垫导轨摩擦阻力小、振幅衰减慢、实验现象易观察。答案第8页，共8页6.下列说法中正确的是（）A.弹簧振子的运动是简谐运动B.简谐运动就是指弹簧振子的运动C.简谐运动是匀变速运动D.简谐运动是机械运动中最简单、最基本的种7 .做简谐运动的物体，在先后经过同一位置时，下列各量中可能不等的是（ ）.A.加速度B,速度C.回复力D.动能8 .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. / = 2s时，振子向上振动8 .，= 2s到f = 3s过程中，振子的速度增大C.，= 0.5s和，= 1.5s时，振子的加速度相同D.，= （）.5s和，= 1.5s时，振子的速度相同9 .下列运动中不属于机械振动的是（）A.树枝在风的作用下运动B.竖直向上抛出的物体的运动C.说话时声带的运动D.爆炸声引起窗扇的运动10 .弹簧振子作简谐运动，在平衡位置。两侧力、8间振动，当时间时，振子位于8点，若规定向右的方向为正方向，则下图中哪个图象表示振子相对平衡位置的位 移随时间变化的关系A 0 BB. BC. CA. AD. D11 .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2s末振子相对于平衡位置的位移为一20 cmC.第2s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1s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12 . 一个质点做简谐运动，其位移随时间变化的5“图像如图。以位移的正方向为正,该质点的速度随时间变化的M关系图像为（）二、填空题13 .被拍打的篮球上下运动不是简谐运动（）14 .物体在某一中心位置 所做的 叫做机械振动，其中心位置又称15 .描述简谐运动特征的公式是x=.自由下落的篮球缓地面反弹后上升又落下.若不考虑空气阻力及在地面反弹时的能量损失，此运动（填“是”或“不 是")简谐运动.16 . 一质点在平衡位置O点附近做简谐运动，它离开。点向着M点运动，0.3s末第一 次到达M点，又经过0.2s第二次到达M点，再经过 s质点将第三次到达M点，若该质点由O出发在4s内通过的路程为20cm,该质点的振幅为 cm17 .如图甲所示，在光滑的斜面上有一滑块，一劲度系数为A的轻弹簧上端与滑块相 连，下端与斜面上的固定挡板连接，在弹簧与挡板间有一力传感器(压力显示为正值， 拉力显示为负值)，能将各时刻弹簧中的弹力数据实时传送到计算机，经计算机处理后 在屏幕上显示出厂一/图象，现用力将滑块沿斜面压下一段距离，放手后滑块将在光滑 斜面上做简谐运动，此时计算机屏幕上显示出如图乙所示的图象.(I)滑块做简谐运动的回复力是由 提供的：(2)由图乙所示的Ft 象可知，滑块做简谐运动的周期为 s；(3)结合/一/图象的数据和题目中已知条件可知，滑块做简谐运动的振幅为.三、解答题18 .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？19 .如图，两人合作，模拟振动曲线的记录装置。先在白纸中央画条直线OOL使 它平行于纸的长边，作为图像的横坐标轴。一个人用手使铅笔尖在白纸上沿垂直于 OO'的方向水平振动，另一个人沿的方向匀速拖动白纸，纸上就画出了一条描述 笔尖振动情况的XT图像。请完成这个实验，并解释：横坐标代表什么物理量？纵坐 标代表什么量？为什么必须匀速拖动白纸？如果拖动白纸的速度是5x10 2m/s,在横 坐标轴上应该怎样标出坐标的刻度？20 .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:(I )质点离开平衡位置的最大距离有多大？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末的位移是多少？在前4 s内的路程是多少？21 .如图所示，A、B质量分别为?=lkg,加尸2kg, AB间用弹簧连接着，弹簧劲度 系数Q100N/m,轻绳一端系在A上，另一端跨过定滑轮，B为套在轻绳上的光滑圆 环，另一圆环C固定在桌边，B被C挡住而静止在C上，若开始时作用在绳子另一端 的拉力厂为零，此时A处于静止且刚没接触地面.现用恒定拉力尸 =I5N拉绳子，恰能 使B离开C但不能继续.上升，不计摩擦且弹簧没超过弹性限度，求(1)B刚要离开C时A的加速度，并定性画出A离地面高度h随时间变化的图像. (2)若把拉力产改为产=30N,则B刚要离开C时，A的加速度和速度.22 .学习了简谐运动的规律之后，请你谈一谈为什么最好用气垫导轨来做如图所示的 实验。参考答案:1. A【详解】A.根据机械振动的定义：物体在平衡位置附近所做的往复运动，叫做机械振动，通常简称为振动；声带的振动发出声音是在其平衡位置附近的振动，A正确；BC.音叉被移动、火车沿斜坡行驶都是单方向的运动，不是在其平衡位置附近的振动，BC错误；D.秋风中树叶落下不是在其平衡位置附近作往复运动，D错误。BCD错误,A正确。故选Ao2. C【详解】B.。点为弹簧振子的平衡位置，振子在。点时加速度为零，位移为零，速度最大，故B错误；ACD.振子在。、两点时，位移最大，加速度最大，速度为零，故AD错误，C正确。故选C。3. 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。4. C【详解】答案第1页，共8页A.位移减小时，速度增大，加速度减小，故A错误；BC.位移方向总跟加速度方向相反；当物体远离平衡位置时，位移方向与速度方向相同, 当物体靠近平衡位置时，位移方向与速度方向相反，故B错误，C正确；D.物体通过平衡位置时，回复力为零，但合外力不一定为零，所以不一定处于平衡状 态，故D错误。故选C。5. A【详解】A.弹簧振子的运动具有重复性，经过任意位置（除最大位移处）速度有来回两个相反的 方向，所以经过同一位置速度不一定相同，但加速度一定相同，故A正确：B.振子每次通过平衡位置时，速度最大，加速度为零，故B错误；C.振子每次通过平衡位置时，加速度为零，故相同；但速度有两个相反的方向，不一定 相同，故C错误；D.若位移为负值，则速度可正可负还可以为零，故D错误。故选Ao6. A【详解】A.弹簧振子的运动是周期性的往返运动，属于简谐运动，故A正确；B.简谐运动并不只是弹簧振子的运动，单摆的运动也是简谐运动，故B错误；C.简谐运动的加速度随物体位置的变化而变化，不是匀变速运动，故C错误；D.匀速直线运动才是机械运动中最简单、最基本的运动，故D错误.故选A。7. B【详解】AC.由户=-去，物体每次通过同一位置时，位移一定相同，回复力也一定相同，所以回复 力定相同，根据简谐运动的特征答案第2页，共8页F -kxa =-=in m可知，物体每次通过同一位置时，位移一定相同，加速度也一定相同，故AC错误；BD.做简谐运动的物体，每次通过同一位置时，速度可能有两种方向，而速度是矢量，所 以速度不一定相同，但速度大小一定相等，所以动能一定相等，故B正确，D错误。 故选B。8. C【详解】A.由图象可知，f = 2s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；8. f = 3s时，振子处于负向的最大位移处，所以f = 2s到/ = 3s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r = 0.5s和r = L5s时，振子的加速度方向竖直向下，速度方向不同：，= 0.5s时速度 竖直向上，f = l.5s时速度竖直向下，故C正确，D错误。故选C。9. B【详解】物体（或物体的某一部分）在某一位置附近的往及运动称为机械振动，树枝的运动、声带 的运动以及窗扇的运动均是在其平衡位置附近的振动，只有竖直向上抛出的物体的运动不 是在其平衡位置附近的振动。故选B。10. D【详解】简谐运动的位移是指相对平衡位置的位移，是从平衡位置到末位置的有向线段;t=0时刻，位移为正的最大值；简谐运动的位移随着时间按照余弦规律变化.故D正确，ABC错误.答案第3页，共8页