教科版 (2019)选择性必修 第一册第二章 机械振动1 简谐运动及其图像测试题

2.1简谐运动及其图像同步练习2021—2022学年高中物理教科版（2019）选择性必修第一册

一、选择题（共15题）

1．一个质点做简谐运动，它的振动图像如图中的曲线部分所示，则（　　）

A．有向线段OA是质点在t1时刻的位移

B．有向线段OA在t轴上的投影是质点在t1时刻的位移

C．有向线段OA在x轴上的投影是质点在t1时刻的位移

D．有向线段OA的斜率是质点在t1时刻的瞬时速率

2．有一个弹簧振子，振幅为0.8 cm，周期为0.5 s，初始时具有负方向的最大加速度，则它的运动表达式是（　　）

A．x＝8×10－3sin   m B．x＝8×10－3sin   m

C．x＝8×10－1sin   m D．x＝8×10－1sin   m

3．如图甲所示为以O点为平衡位置，在A、B两点间做简谐运动的弹簧振子，图乙为这个弹簧振子的振动图像，以向右为x的正方向，由图可知下列说法中正确的是（　　）

A．在t＝0.2 s时，弹簧振子的加速度为正向最大

B．从t＝0到t＝0.2 s时间内，弹簧振子做加速度减小的减速运动

C．在t＝0.6 s时，弹簧振子的弹性势能最小

D．在t＝0.2 s与t＝0.6 s两个时刻，振子的速度都为零

4．图为一质点做简谐运动的位移随时间变化的图像，由图可知，在t=4 s时刻，质点的       （　　）

A．速度为零，位移为正的最大值

B．速度为零，位移为负的最大值

C．加速度为正的最大值，位移为零

D．加速度为负的最大值，位移为零

5．一个做简谐运动的质点，先后以同样的速度通过相距10cm的A、B两点，历时0.5s（如图）过B点后再经过t=0.5s质点以大小相等、方向相反的速度再次通过B点，则质点振动的周期是（　　）

A．0.5s B．1s C．2s D．4s

6．一位游客在长寿湖边欲乘游船，当日风浪很大，游船上下浮动。可把游艇浮动简化成竖直方向的简谐运动，振幅为20cm，周期为3.0s。当船到达平衡位置时，甲板刚好与码头地面平齐。已知地面与甲板的高度差不超过10cm时，游客能舒服地登船。在一个周期内，游客能舒服地登船的时间是（　　）

A．0.5s B．1.0s C．1.5s D．2.0s

7．如图所示，在光滑水平面上有一轻质弹簧左端固定，右端与质量为m的小球相连，构成一个水平弹簧振子，弹簧处于原长时小球位于O点。现使小球以O点为平衡位置，在A、B两点间沿光滑水平面做简谐运动，关于这个弹簧振子做简谐运动的过程，下列说法正确的是（　　）

A．小球经过平衡位置O时速度最大 B．小球经过平衡位置O时加速度最大

C．小球每次通过同一位置时的速度一定相同 D．小球经过平衡位置O时振幅最小

8．如图所示，小球在竖直平面内以半径为、角速度为沿逆时针方向做匀速圆周运动，用竖直向下的平行光照射小球，观察到其影子在水平面上做简谐运动。取圆心投影点为原点，水平向右为正方向建立坐标系，从小球某次经最高点的时刻开始计时，关于影子的说法正确是（　　）

A．振幅为

B．振动过程中的最大速度为

C．振动周期为

D．位移表达式为

9．一质点做简谐运动，其位移x与时间t的关系图像如图所示，由图可知（　　）

A．质点振动的频率为 B．末质点的运动速度为0

C．时，质点的振幅为零 D．内，质点通过的路程为

10．如图所示，粗细均匀的一根木筷，下端绕几圈铁丝，竖直浮在较大的装有水的杯中。把木筷往上提起一段距离后放手，木筷就在水中做简谐运动。运动过程中木筷受到的合力F、动能随位移x，运动的速度v、位移x随时间t变化的关系图像可能正确的是（　　）

A． B．

C． D．

11．一质点在竖直方向做简谐运动，取竖直向上为正方向，其运动的图像如图所示，则下列说法正确的是（　　）

A．质点振动的振幅为16cm

B．质点振动的频率为4Hz

C．t=2s时质点的回复力最大

D．t=2s时质点的速度方向向下

12．某同学利用木筷研究简谐运动，粗细均匀的一根木筷，下端绕几圈铁丝，竖直浮在较大的装有水的杯中，把木筷向下压进水中一小段后松手（如图所示），木筷就在水中上下振动，不计水的阻力，取竖直向上为正方向，关于松手后木筷位移、速度、加速度、动量随时间的变化图像正确的是（　　）

A． B．

C． D．

13．如图所示，为一质点做简谐运动的图象，由图象可知（　　）

A．质点的运动轨迹为正弦曲线

B．在 t=0.1s 时，质点的速度最大

C．在 t=0.25s 时，质点的速度方向与位移方向相同

D．质点运动过程中，振幅为 0.2cm

14．关于简谐振动，以下说法哪一个是错误的（　　）

A．若振子完成若干次全振动，则其路程正比于全振动的次数

B．振子受到的回复力始终正比于位移

C．每次振子经过同一地点时的速度必相同

D．每次振子经过同一地点时的加速度必相同

15．某沿水平方向振动的弹簧振子在0﹣6s内做简谐运动的振动图象如图所示，由图可知（ ）

A．该振子的振幅为5cm，振动周期为6s

B．第3s末振子的速度沿x轴负方向

C．第3s末到第4s末的过程中，振子做减速运动

D．该振子的位移x和时间t的函数关系（cm）

二、填空题（共4题）

16．弹簧振子

（1）机械振动：物体或物体的一部分在一个位置附近的_____运动，简称振动。

（2）弹簧振子：_____和弹簧组成的系统。

17．表示：相位的大小为_______，其中φ是t＝0时的相位，叫初相位，或初相。

18．竖直悬挂的弹簧振子下端装有记录笔，在竖直面内放置记录纸．当振子上下振动时，以水平向左速度v＝1m/s匀速拉动记录纸，记录笔在纸上留下记录的痕迹，建立坐标系，测得的数据如图所示，则振子振动的振幅为____，频率为_______．

19．将一劲度系数为k的轻质弹簧竖直悬挂，下端系上质量为m 的小球，将小球向下拉离平衡位置后松开，小球上下做简谐运动，其振动周期恰好等于以小球平衡时弹簧的伸长量为摆长的单摆周期。重力加速度取g。则

（1）小球做简谐运动的周期T=_______．

（2）为验证小球振动周期T与质量m的关系，需多次改变m值并测得相应的T值，并通过作图法得到周期与质量的关系．在实验过程中：

① 若在弹性限度内，弹簧的最大伸长量为Δ L，则实验时最大振幅A为_______；                                          

② 用停表测量周期T，在图示的哪个位置作为计时的开始与终止更好？_______（选填 “（a）”、“（b）”或“（c）”）                    

（3）为方便用作图法处理数据，横坐标表示m，纵坐标表示T2。借助以上图象，也可以用以测量弹簧的劲度系数，若某同学在测量过程中，误将49次全振动记为50次，那么测得的劲度系数将_______（填“变大” “变小”或“不变”）。

三、综合题（共4题）

20．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。

21．如图所示，将两个劲度系数分别为 k1 和 k2 的轻质弹簧套在光滑的水平杆上，弹簧的两端固定，中间接一质 量为 m 的小球，此时两弹簧均处于原长．现将小球沿杆拉开一段距离后松开，小球以O 为平衡位置往复运动，试证明，小球所做的运动是简谐运动．   

22．两木块A、B质量分别为m、2m，用劲度系数为k的轻弹簧连在一起，放在水平地面上，如图所示，用外力将木块A压下一段距离静止，释放后A在竖直方向做简谐运动，在A振动过程中，木块B刚好未离开地面。重力加速度为g，求：

（1）木块A的最大加速度；

（2）A的振幅。

23．如图所示，一质量不计的轻质弹簧的上端与盒子A连接在一起，盒子A放在倾角为 的光滑固定斜面上,下端固定在斜面上.盒子内装一个光滑小球，盒子内腔为正方体，一直径略小于此正方形边长的金属圆球B恰好能放在盒内，已知弹簧劲度系数为k=100N/m，盒子A和金属圆球B质量均为1kg.，将A沿斜面向上提起，使弹簧从自然长度伸长10cm，从静止释放盒子A，A和B一起在斜面上做简谐振动，g取10m/s2，求：

（1）盒子A的振幅.

（2）金属圆球B的最大速度.

（3）盒子运动到最低点和最高点时，盒子A对金属圆球B的作用力大小

参考答案：

1．C

2．A

3．D

4．A

5．C

6．B

7．A

8．B

9．D

10．C

11．D

12．B

13．B

14．C

15．C

16．     往复     小球（或物体）

17．ωt＋φ

18．     5cm     1 Hz

19．          △L-     b     变大

20．

气垫导轨摩擦阻力小、振幅衰减慢、实验现象易观察。

21．，即小球的运动时简谐运动

22．（1）3g；（2）

23．(1) 20cm；（2）1.4m/s；（3）15N，5N