高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册1 简谐运动优秀随堂练习题

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人教版新教材 物理选择性必修第一册 第二章《机械振动》2.1 简谐运动精选练习夯实基础1．（2022·黑龙江·牡丹江市第三高级中学高二期末）（多选）下列运动属于机械振动的是（　　）A．说话时声带的运动B．弹簧振子在竖直方向的上下运动C．体育课上同学进行25米折返跑D．竖立于水面上的圆柱形玻璃瓶的上下运动【答案】ABD【解析】ABD．物体在平衡位置两侧所做的往复运动叫机械振动，ABD正确；C．体育课上同学进行25米折返跑没有平衡位置，不是机械振动，C错误。故选ABD。2．（2022·全国·高一课时练习）（多选）关于简谐运动的图像，下列说法中正确的是（　　）A．表示质点振动的轨迹是正弦或余弦曲线B．由图像可判断任一时刻质点相对平衡位置的位移方向C．表示质点的位移随时间变化的规律D．由图像可判断任一时刻质点的速度方向【答案】BCD【解析】AC．简谐运动的图像是描述振动位移随时间变化的规律，而不是轨迹，A项错误，C项正确；B．根据图像可判断当x>0时，位移为正，当x＜0时，位移为负，B项正确；D．当曲线向上倾斜，即斜率大于零时，速度为正，当曲线向下倾斜，即斜率小于零时，速度为负，因而D项正确。故选BCD。3．（2022·云南·砚山县第三高级中学高二开学考试）做简谐运动的物体先后运动到同一位置时，下列各物理量不同的是（　　）A．加速度 B．速度 C．动能 D．势能【答案】B【解析】做简谐运动的质点，先后经过同一位置时，位移一定相同，根据可知加速度相同，速度的大小一定相同，但是方向不一定相同，即速度不同，但动能一定相同，势能的大小取决于形变量，同一位置形变量相同，则势能相同，故选B。4．（2021·江苏·苏州市相城区陆慕高级中学高二期中）关于简谐运动的下列说法中，正确的是（　　）A．位移减小时，加速度增大，速度减小B．位移方向总跟加速度方向相反，跟速度方向相同C．物体的运动方向指向平衡位置时，速度方向跟位移方向相反；背向平衡位置时，速度方向跟位移方向相同D．水平弹簧振子朝左运动时，加速度方向跟速度方向相同，朝右运动时，加速度方向跟速度方向相反【答案】C【解析】A．根据可知，位移减小时，加速度减小，速度增大，选项A错误；B．根据可知，位移方向总跟加速度方向相反，跟速度方向可能相同，也可能相反，选项B错误；C．物体的运动方向指向平衡位置时，速度方向跟位移方向相反；背向平衡位置时，速度方向跟位移方向相同，选项C正确；D．水平弹簧振子向平衡位置运动时，加速度方向跟速度方向相同，朝远离平衡位置运动时，加速度方向跟速度方向相反，选项D错误。故选C。5．（2021·江苏淮安·高二期中）一个弹簧振子在A、B间做简谐运动，O点为振子的平衡位置，如图所示。规定向右为正方向，当振子向左运动经过O点时开始计时，则图中画出的振动图像正确的是（　　）A． B．C． D．【答案】B【解析】由题意，因为向右为正方向，且振子向左运动经过O点时开始计时，所以t=0时刻图像的斜率应为负，故B正确。故选B。6．（2021·河北·迁西县奇石学校高二阶段练习）一做简谐运动的弹簧振子，其质量为m，最大速率为v0。若从某时刻算起，在半个周期内，合外力（　　）A．做功一定为0 B．做功一定不为0C．做功一定是mv02 D．做功可能是0到mv02之间的某一个值【答案】A【解析】若从某时刻算起，在半个周期内，振子的速度与开始时等大反向，根据动能定理可知，动能的变化量为零，则合外力的功为零。故选A。7．（2021·全国·高二专题练习）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【答案】D【解析】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。8．（2021·全国·高二专题练习）（多选）弹簧振子以O点为平衡位置，在水平方向上的A、B两点间做简谐运动，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．振子离开O点的运动总是减速运动，靠近O点的运动总是加速运动【答案】AD【解析】A．振子在A、B两点时的速度为零，但位移为最大，A正确；B．振子经过O点时速度方向不变，B错误；C．弹力的方向有时也与速度方向相同，C错误。D．振子离开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。故选AD。二、提升训练9．（2021·河南·高三阶段练习）如图所示，将一轻弹簧竖直固定在水平地面上，质量为m的小球从弹簧上端由静止释放，小球沿竖直方向向下运动的过程中，弹簧始终保持在弹性限度内，重力加速度为g，下列说法正确的是（　　）A．当小球速度为零时，小球的加速度大小大于gB．小球的加速度随位移均匀变化C．小球的重力势能与弹簧的弹性势能之和保持不变D．小球、地球组成的系统机械能守恒【答案】B【解析】A．无初速释放小球，在开始时小球的加速度大小等于重力加速度g的大小，根据简谐运动的对称性知小球运动到最低点时加速度大小也为重力加速度g的大小，方向竖直向上，故A错误；B．小球从无初速度释放到重力与弹力相等的位置过程中，弹簧的弹力小于重力，合力向下，根据牛顿第二定律可得过平衡位置到速度为零的过程中，弹簧的弹力大于重力，合力向上，根据牛顿第二定律解得由此可知小球的加速度随位移均匀变化，故B正确；C．小球从无初速度释到速度为零的过程中，弹簧的弹力先小于重力，合力向下，小球做加速运动，弹力逐渐增大，合力减小，加速度减小。后来弹簧的弹力大于重力，合力向上，小球做减速运动，随着弹力的增大，合力增大，加速度增大，所以，其速度先增大后减小，即小球的动能先增大后减小，因在下落过程中，小球与弹簧组成的系统机械能守恒，所以小球的重力势能与弹簧弹性势能之和先减小后增大，故C错误；D．小球与弹簧接触后向下运动过程，除重力做功外，弹簧的弹力对小球做负功，小球机械能减小，小球、地球组成的系统的机械能不守恒，故D错误。故选B。10．（2022·全国·高二期末）某鱼漂的示意图如图所示O、M、N为鱼漂上的三个点。当鱼漂静止时，水面恰好过点O。用手将鱼漂向下压，使点M到达水面，松手后，鱼漂会上下运动，上升到最高处时，点N到达水面。不考虑阻力的影响，下列说法正确的是（　　）A．鱼漂的运动是简谐运动B．点O过水面时，鱼漂的加速度最大C．点M到达水面时，鱼漂具有向下的加速度D．鱼漂由上往下运动时，速度越来越大【答案】A【解析】A．鱼漂在水中受到了浮力的作用，由阿基米德浮力定律可知，浮力的大小与鱼漂进入水面的深度成正比，鱼漂所受的重力为恒力，以静止时O点所处位置为坐标原点，则合力的大小与鱼漂的位移大小成正比，方向总是与位移方向相反，所以鱼漂做简谐运动，故A正确；B．点O过水面时，鱼漂到达了平衡位置，所受合力为零，加速度最小，故B错误；C．点M到达水面时，鱼漂达到了向下的最大位移，所受合力方向向上，所以具有向上的加速度，故C错误；D．由简谐运动的特点可知，鱼漂由上往下运动时，速度越来越大，达到最大后则开始减小，故D错误。故选A。11．（2021·全国·高二专题练习）如图所示，竖直轻质弹性绳上端固定，原长状态时下端在P点。现取来一块带有小孔的薄板，使小孔处在P点，并将绳下端穿过小孔悬挂一个质量为m的小球，小球静止时位于O点。现将小球拉至与O点等高的A点静止释放，B为A点的对称点，不计一切阻力且弹性绳始终遵循胡克定律。则关于小球释放之后的运动，下列说法正确的是（　　）A．小球将沿直线在A、B之间来回运动B．小球将沿曲线在A、B之间来回运动C．小球经过P点正下方时绳子拉力大于mgD．小球的运动不是简谐运动【答案】A【解析】设PO=h，则设某时刻弹性绳与竖直方向的夹角为θ，此时球离开O点的距离为x,则弹力的竖直分量可知合力方向水平，小球将沿直线在A、B之间来回运动；小球受大小为满足简谐振动的F=-kx的特征，则球的运动是简谐振动；小球经过P点正下方时绳子拉力等于mg。故选A。12．（2021·全国·高二课时练习）（多选）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，由图可知下列说法中正确的是（　　）A．在t＝0.2s时，弹簧振子的加速度为正向最大B．在t＝0.1s与t＝0.3s两个时刻，弹簧振子在同一位置C．从t＝0到t＝0.2s时间内，弹簧振子做加速度增大的减速运动D．在t＝0.6s时，弹簧振子有最小的位移【答案】BC【解析】A．在t＝0.2s时，弹簧振子的位移为正向最大，加速度为负向最大，故A错误；B．在t＝0.1s与t＝0.3s两个时刻，弹簧振子的位移相同，说明弹簧振子在同一位置，故B正确；C．从t＝0到t＝0.2s时间内，弹簧振子的位移增大，加速度增大，速度减小，所以弹簧振子做加速度增大的减速运动，故C正确；D．在t＝0.6s时，弹簧振子的位移为负方向最大，故D错误。故选BC。13．（2022·全国·高三专题练习）（多选）一个质点以O为中心做简谐运动，位移随时间变化的图象如下图，a、b、c、d表示质点在不同时刻的相应位置。下列说法正确的是（　　）A．质点通过位置c时速度最大，加速度为零B．质点通过位置b时，相对平衡位置的位移为C．质点从位置a到位置c和从位置b到位置d所用时间相等D．质点从位置a到位置b和从位置b到位置c的平均速度相等【答案】AC【解析】A．质点通过位置c，即平衡位置时，此时速度最大，加速度为零，故A正确；B．x－t图象是正弦图象，故质点通过位置b时，相对平衡位置的位移为，故B错误；C．质点从位置a到c和从位置b到d所用的时间相等，均为2 s，故C正确；D．质点从位置a到b和从b到c的过程中时间相同但位移大小不同，故平均速度不同，故D错误。故选AC。14．（2022·全国·高三专题练习）（多选）如图所示，一轻质弹簧上端固定在天花板上，下端连接一物块，物块沿竖直方向以O点为平衡位置，在C、D两点之间做周期为T的简谐运动。已知在t1时刻物块的速度大小为v、方向向下，动能为Ek。下列说法正确的是（　　）A．如果在t2时刻物块的速度大小也为v，方向向下，则t2－t1的最小值小于B．如果在t2时刻物块的动能也为Ek，则t2－t1的最小值为C．当物块通过O点时，其加速度最小D．物块在C、D两点的加速度相同【答案】AC【解析】A．如果在时刻物块位于O点上方且向下运动，时刻物块位于O点下方且与时刻物块速度相同，则的最小值小于，选项A正确；B．如果在时刻物块的动能也为，则时刻物块速度与时刻大小相等，方向可能相同，也可能相反，的最小值小于，选项B错误；C．题图中O点是平衡位置，物块通过O点时位移最小，根据知，其加速度最小，选项C正确；D．C、D两点关于平衡位置对称，加速度等大反向，选项D错误。故选AC。15．（2021·全国·高二课时练习）用手拍球，使球在地面上来回跳动，球的运动是简谐运动吗？为什么？【答案】见解析【解析】不是，当某物体进行简谐运动时，物体所受的力跟位移成正比，并且总是指向平衡位置，皮球往复运动时所受的力不符合上述特征，不是简谐运动。16．（2021·全国·高三专题练习）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。【答案】见解析【解析】气垫导轨摩擦阻力小、振幅衰减慢、实验现象易观察。