高中物理鲁科版 (2019)选择性必修 第一册第1节 简谐运动测试题

第2章　机械振动

第1节　简谐运动

基础过关练

题组一　对振动的理解

1.使物体产生振动的必要条件是 (　　)

A.物体受到的各个力的合力必须指向平衡位置

B.物体受到的阻力等于零

C.物体离开平衡位置后受到回复力的作用,且物体所受的阻力足够小

D.物体离开平衡位置后受到回复力F的作用,且F=-kx(x为物体相对平衡位置的位移)

2.简谐运动属于下列运动中的 (　　)

A.匀速直线运动　　　B.匀加速直线运动

C.匀变速直线运动　　　D.非匀变速直线运动

题组二　对简谐运动中基本概念的理解

3.下列说法正确的是 (　　)

A.弹簧振子的运动是简谐运动

B.简谐运动是机械运动中最简单、最基本的运动

C.简谐运动中位移的方向总是指向平衡位置

D.简谐运动中位移的方向总是与速度的方向相反

4.(多选)下列关于振动的回复力的说法正确的是 (　　)

A.回复力方向总是指向平衡位置

B.回复力是按效果命名的

C.回复力一定是物体受到的合力

D.回复力一定由弹簧的弹力提供

5.(多选)振动物体的平衡位置是 (　　)

A.加速度方向的改变位置　　　　　B.回复力为零的位置

C.速度最大的位置　　　　　D.加速度最大的位置

题组三　简谐运动中各量的变化情况

6.(多选)如图所示,O为平衡位置,当振子由A向O运动时,下列说法中正确的是 (　　)

A.振子的位移大小在减小

B.振子的运动方向向左

C.振子的位移方向向左

D.振子的位移大小在增大

7.(2020北京顺义高二下期中)如图所示,一弹簧振子做等幅振动,取向右为正方向,A、B两处为最大位移处,O为平衡位置,C为A、O间某一位置,则振子              (　　)

A.从B→O时,位移是正值,加速度为正值

B.从O→B时,位移是正值,速度为正值

C.运动至C处时,位移为负值,加速度为负值

D.运动至C处时,位移为正值,加速度为负值

8.(多选)做简谐运动的弹簧振子在某段时间内速度越来越大,则这段时间内 (　　)

A.振子的位移越来越大

B.振子正向平衡位置运动

C.振子速度与位移方向相同

D.振子速度与位移方向相反

9.(多选)弹簧振子以O点为平衡位置,在A、B两点间沿光滑水平杆做简谐运动,以下说法正确的是              (　　)

A.振子在A、B两点时的速度为零,位移不为零

B.振子在通过O点时速度的方向将发生改变

C.振子所受的弹力方向总跟速度方向相反

D.振子远离O点的运动总是减速运动,靠近O点的运动总是加速运动

10.(多选)把一个小球套在光滑细杆上,球与轻弹簧相连组成弹簧振子,小球沿杆在水平方向做简谐运动,它以O为平衡位置在A、B间振动,如图所示,下列结论正确的是              (　　)

A.小球在O位置时,动能最大,加速度最小

B.小球在A、B位置时,动能最小,加速度最大

C.小球从A经O到B的过程中,回复力一直做正功

D.小球从B到O的过程中,动能增大,势能减小,总能量不变

题组四　简谐运动的证明

11.如图所示,将一劲度系数为k、原长为L0的轻弹簧的一端固定在倾角为θ的光滑斜面的顶端,另一端连接一质量为m的小球。将小球沿斜面下拉一段距离后松手。试证明小球的运动是简谐运动。

答案全解全析

第2章　机械振动

第1节　简谐运动

基础过关练

1.C　振动物体所受的合力不一定只提供回复力,A错;物体在离开平衡位置后受到回复力作用,且所受阻力足够小时,才能发生振动,B错,C对;F=-kx只是做简谐运动的物体所受回复力的条件,而不是所有振动物体所受回复力的条件,D错。

2.D　由水平弹簧振子的运动,可以看出振子的加速度时刻变化,所以简谐运动为非匀变速直线运动。

3.A　弹簧振子的运动是简谐运动,简谐运动有许多种,如水中浮标上下微小浮动,后面将要学习的单摆在空气中的小角度摆动都是简谐运动,它是机械振动中最基本、最简单的振动,而机械运动中最基本、最简单的运动是匀速直线运动,因此选项A正确,选项B错误。简谐运动中位移是相对于平衡位置而言的,它从平衡位置开始,总是背离平衡位置,所以选项C错误。简谐运动中,当质点远离平衡位置时,速度与位移方向相同,质点向平衡位置运动时,速度与位移方向相反,所以选项D错误。

4.AB　回复力是按效果命名的,是指向平衡位置使振动物体回到平衡位置的力,可以由某个力或某几个力的合力提供,也可以由某个力的分力提供,故A、B正确,C错误;在水平弹簧振子中,弹簧的弹力提供回复力,但在其他振动中,不一定由弹簧弹力提供回复力,D错误。

5.ABC　振动物体在平衡位置所受回复力为零,而合外力不一定为零,在该位置加速度方向改变,速度达到最大值。故A、B、C正确,D错误。

6.AB　本题中位移的参考点是O点,由于振子在O点的右侧由A向O运动,所以振子的位移方向向右,且大小在不断减小,正确选项为A、B。

7.B　从B→O时,位移是正值,加速度为负值,A错误;从O→B时,位移是正值,速度为正值,B正确;运动至C处时,位移为负值,加速度为正值,C、D错误。

8.BD　弹簧振子在某段时间内速度越来越大,说明它正向平衡位置运动,故位移越来越小,A错误,B正确;位移方向是从平衡位置指向振子,与速度方向相反,C错误,D正确。

9.AD　振子在A、B两点时的速度为零,但位移为最大,故A正确。振子经过O点时速度方向不变,故B错误。振子所受弹力的方向有时与速度方向相同,故C错误。振子远离O点运动时,加速度方向与速度方向相反,是减速运动;靠近O点运动时,加速度方向与速度方向相同,是加速运动,D正确。

10.ABD　小球在平衡位置O时,弹簧处于原长,弹性势能为零,动能最大,位移为零,加速度为零,A项正确;小球在A、B位置时,动能为零,加速度最大,B项正确;小球由A→O,回复力做正功,小球由O→B,回复力做负功,C项错误;小球由B→O,动能增加,弹性势能减少,总能量不变,D项正确。

11.答案　见解析

解析　设小球在弹簧长度为L1时在平衡位置(设为O点),已知弹簧原长为L0,选沿斜面向上为正方向。

则由平衡条件得k(L1-L0)-mg sin θ=0。

当小球经过O点上侧距O点为x处时,受力为F合=k(L1-L0-x)-mg sin θ

整理得F合=-kx,因此小球的运动是简谐运动。