高中物理鲁科版 (2019)选择性必修 第一册第2节 振动的描述练习

2.2振动的描述基础巩固2021—2022学年高中物理鲁科版（2019）选择性必修第一册

一、选择题（共15题）

1．如图甲所示，弹簧振子以点O为平衡位置，在A、B两点之间做简谐运动。取向右为正方向，振子的位移x随时间t的变化如图乙所示，下列说法正确的是（   ）

A．t=0.8s，振子的速度方向向左

B．t=0.2s时，振子在O点右侧6cm处

C．t=0.4s和t=1.2s时，振子的加速度完全相同

D．t=0.4s到t=0.8s的时间内，振子的速度逐渐减小

2．某振子做简谐运动的表达式为x=2sin（2πt+ ） cm，则该振子振动的振幅和周期为（　　）

A．2 cm，1 s B．2 cm，2π s

C．1 cm， s D．1 cm，2π s

3．做机械振动的弹簧振子通过平衡位置时，下列物理量中，具有最大值的是（　　）

A．位移 B．速度 C．回复力 D．加速度

4．质点做简谐运动，其位移随时间变化的关系式为，则下列关于质点运动的说法正确的是（　　）

A．质点做简谐运动的振幅为

B．质点做简谐运动的周期为

C．在时质点的速度最大

D．在时质点的加速度最大

5．质点作简谐振动时，它的（　　）

A．振幅会随时间变化 B．所受合外力始终不为零

C．加速度方向一定与位移方向相反 D．合外力方向与加速度方向一定相反

6．关于回复力，下列说法错误的是（       ）

A．回复力是物体离开平衡位置时受到的指向平衡位置的力

B．回复力是按力的作用效果命名的，它可能由弹力提供，也可能由摩擦力提供

C．回复力可能是几个力的合力，也可能是某一个力的分力

D．振动物体在平衡位置时，其所受合力为零

7．做简谐振动的物体，当它每次经过同一位置时，可能不同的物理量是

A．位移 B．加速度

C．速度 D．动能

8．如图所示，弹簧振子在B、C间做简谐运动，O为平衡位置，B、C间的距离为10cm，弹簧振子从B运动到C的时间为1s，则下列说法正确的是（　　）

A．当振幅等于4cm时，其周期一定小于2s

B．弹簧振子从O运动到C、再从C运动到O的整个过程为一次全振动

C．弹簧振子的动能最小时，其势能最大

D．弹簧振子的位移最大时，其受到的回复力为0

9．如图所示，一弹簧振子在A、B间做简谐振动，O为平衡位置．取向右为正方向，t=0时刻振子具有正方向的最大加速度，那么在如图所示的振动图线中，能正确反映振子振动情况的是

A． B．

C． D．

10．为探究共振现象，某同学设计如图所示实验装置，当竖直圆盘转动时，固定在圆盘上的小圆柱带动一个T形支架在竖直方向振动，T形支架下系一固有周期为0.2s的弹簧振子，改变圆盘转速，得到该振子的振幅A与转速n的关系图，下列说法正确的是（　　）

A．无论圆盘转速为多大，稳定后，振子的振动频率均为5Hz

B．当圆盘转速为1r/s时，振子振动稳定后的振幅大于圆盘转速为6r/s时的振幅

C．当圆盘转速为2r/s时，振子的振幅达到最大

D．当圆盘转速为5r/s时，振子的振幅达到最大

11．简谐运动属于下列哪种运动

A．匀速运动 B．匀变速运动

C．非匀变速运动 D．无规律运动

12．一个质点做简谐运动，其位移随时间变化的s-t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v-t关系图像为（　　）

A． B． C． D．

13．如图所示，质量为mA的物块A用不可伸长的细线吊着，在A的下方用弹簧连着质量为mB的物块B，开始时静止不动。现在B上施加一个竖直向下的力F，缓慢拉动B使之向下运动一段距离后静止，弹簧始终在弹性限度内，希望撤去力F后，B向上运动并能顶起A，则力F的最小值是（　　）

A．(mA+mB)g B．mBg C．2(mA+mB)g D．mAg

14．有两根完全相同的轻质弹簧，两者一端连接于O点，另外一端分别固定在相距水平天花板下两点，现在O点悬挂2kg的钩码P，等稳定后两弹簧互成且每根弹簧伸长了4cm，如图所示.然后再在钩码P下悬挂相同的钩码Q，悬挂后无初速度释放，假设整个过程没有超出弹簧限度，取，则（　　）

A．释放Q瞬间，钩码间的作用力为20N

B．下降过程中，在某位置，钩码间的作用力不可能为20N

C．下降到最低点时，钩码间的作用力为30N

D．弹簧的劲度系数为500N/m

15．一弹簧振子做简谐运动，它所受的回复力F随时间t变化的图象为正弦曲线，如图所示，下列说法正确的是（　　）

A．在t从0到2 s时间内，弹簧振子做加速运动

B．在t从0到4 s时间内，t＝2 s时刻弹簧振子所受回复力做功的功率最大

C．在t1＝3 s和t2＝5 s时，弹簧振子的速度大小相等，方向相反

D．在t2＝5 s和t3＝7 s时，弹簧振子的位移大小相等，方向相同

二、填空题（共4题）

16．如图所示，弹簧振子以O点为平衡位置，在A、B两点之间做简谐运动．以向左为正，振子的位移x随时间t的变化如图所示，则5s末振子做______运动；振子从B点向左运动到A点过程中的平均速度为_______m/s.

17．如图所示，质量为m2的小球固定在竖直轻弹簧上，弹簧劲度系数为k，轻弹簧固定在质量为m1的底座上，整个装置置于水平地面上，拉小球使弹簧伸长一定长度，释放后小球将在竖直方向上做简谐运动．振动过程中底座恰好不离开地面，已知重力加速度为g，则小球的最大加速度为____________；底座对地面的最大压力大小为_____________；小球做简谐振动的振幅为__________．

18．一个质量的振子，拴在劲度系数的轻弹簧上做简谐运动时的图象如图所示。则振子的振幅________，频率________，振动中最大加速度________，出现在________时刻；振动中最大速度出现在________时刻。

19．已知弹簧振子做简谐运动时的周期公式为T=2，其中T是简谐运动的周期，k是轻质弹簧的劲度系数，m是振子的质量，莱芜第一中学的学生尚清北以该公式为原理设计了测量轻质弹簧劲度系数k的实验装置（如图所示），图中S是光滑水平面，L是轻质弹簧，Q是带夹子的金属盒；P是固定于盒上的遮光片，利用该装置和光电计时器能测量金属盒振动时的频率。

（1）实验时配备一定数量的的砝码，将它们中的一个或几个放入金属盒内可改变振子的质量，从而可以进行多次实验。

（2）通过实验尚清北同学测得了振动频率f和振子质量m的多组实验数据，他想利用函数图像处理这些数据，若以振子质量m为直角坐标系的横坐标，则为了简便地绘制函数图像，较准确地求得k，应以______为直角坐标系的纵坐标。

（3）若在记录振子质量的数据时未将金属盒质量m0考虑在内，振动频率f的数据记录准确，利用现有的这些数据结合上述图像，能否准确地求得轻质弹簧L的劲度系数k？______（填“能”或“不能”），图线上取两点（m1，）和（m2，），则可求出劲度系数k=______。

三、综合题（共4题）

20．如图所示，水平弹簧振子以点为平衡位置，在A、B两点间做简谐运动，A、B之间的距离为0.4m，P点为O、B的中点。某时刻，振子从P点以速度向B点运动，经过时间，振子的速度第二次变为。求：

（1）弹簧振子的振动周期T；

（2）振子经过P点向右运动作为计时起点的振动方程。

21．地心隧道是根据凡尔纳的《地心游记》所设想出的一条假想隧道，它是一条穿过地心的笔直隧道，如图所示．假设地球的半径为R，质量分布均匀，地球表面的重力加速度为g．已知均匀球壳对壳内物体引力为零．

(ⅰ)不计阻力，若将物体从隧道口静止释放，试证明物体在地心隧道中的运动为简谐运动；

(ⅱ) 理论表明：做简谐运动的物体的周期T=2π，其中，m为振子的质量，物体的回复力为F=－kx．求物体从隧道一端静止释放后到达另一端需要的时间t (地球半径R = 6400km，地球表面的重力加速为g = 10m/ s2 ）．

22．有一实心立方体A，边长为L，从内部去掉一部分物质，剩余部分质量为m，一立方体B恰能完全填充A的空心部分，质量也为m，如图所示，即B的外表面与A的内表面恰好接触．整体放在一个盛有密度为ρ的液体的容器里（容器无限大），刚开始，A漂浮在液面上，用外力使A向下产生位移b，平衡后由静止释放，A将要上下振动（水的摩擦阻力不计）．可以证明该振动为简谐运动，振动过程中，A始终不离开液面，也不被液面埋没，已知重力加速度g求：

（1）物体B的最大速率；

（2）在最高点和最低点A对B的作用力。

23．一个弹簧振子做简谐运动，频率为，振幅为.当振子具有最大正向速度的瞬时开始计时，在图画出振动图像.

(        )

参考答案：

1．A

2．A

3．B

4．C

5．C

6．D

7．C

8．C

9．B

10．D

11．C

12．A

13．A

14．D

15．D

16．     减速     0.3

17．     ；         

18．                        

19．          能    

20．（1）；（2）（m）

21．（i）F回=-G       又M′= 解得F回=   而为常数，即物体做简谐运动．（ii）t=2512s

22．(1)；(2)最高点：方向向上；最低点：，方向向上

23．