人教版 (2019)选择性必修 第一册1 简谐运动备课课件ppt

第1节 简谐运动

一、弹簧振子及其运动

1．对于做简谐运动的弹簧振子，下述说法正确的是（　　）

A．振子通过平衡位置时，加速度最大

B．振子在最大位移处时，速度最大

C．振子在连续两次通过同一位置时，位移相同

D．振子连续两次通过同一位置时，动量相同

【答案】C

【详解】A．振子经过平衡位置时速度最大，加速度是零，A错误；

B．振子在最大位移处时速度最小，是零，B错误；

C．振子在连续两次经同一位置时，相对于平衡位置的位移相同，C正确；

D．动量是矢量，振子连续两次经同一位置时，速度的大小相同，方向相反，则动量大小相同，方向相反，D错误。故选C。

2．如图所示为一弹簧振子，O为平衡位置，以向右为正方向，则振子在B、C之间振动时（    ）

A．位移为负、速度为正 B．位移为正、速度为负

C．位移为负、速度为正 D．位移为正、速度为负

【答案】A

【详解】A．速度方向即振子运动方向，则位移向左为负，速度向右为正，A正确；

B．位移向右为正，速度向右为正，B错误；

C．位移向右为正，速度向左为负，C错误；

D．位移向左为负，速度向左为负，D错误。故选A。

二、简谐运动的x-t图像

3．如图所示是某振子做简谐运动的图像，以下说法正确的是（　　）

A．因为振动图像可由实验直接得到，所以振动图像就是振子实际运动的轨迹

B．振动图像反映的是振子位移随时间变化的规律，并不是振子运动的实际轨迹

C．振子在B位置的位移就是曲线BC的长度

D．振子运动到B点时的速度方向即该点的切线方向

【答案】B

【详解】ABC．振动图像表示振子位移随时间的变化规律，并不是振子实际运动的轨迹，故B正确，AC错误；

D．B点切线的方向不表示振子运动到B点时的速度方向，故D错误。故选B。

4．如图甲所示，一弹簧振子在A、B间振动，取向右为正方向，振子经过O点时为计时起点，其振动的x－t图像如图乙所示，则下列说法正确的是（　　）

A．t4时刻振子在A点

B．t2时刻振子在B点

C．在t1～t2时间内，振子的位移在增大

D．在t3～t4时间内，振子的位移在减小

【答案】C

【详解】AB．振子在A点和B点时位移最大，由于取向右为正方向，所以振子运动到A点有正向最大位移，运动到B点有负向最大位移，则t2时刻，振子在A点，t4时刻，振子在B点，故AB错误；

CD．振子的位移以平衡位置为起点，所以在t1～t2和t3～t4时间内振子的位移都在增大，故C正确，D错误。

故选C。

5．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

【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。

6．如图所示，下列振动系统不可看成弹簧振子的是（    ）

A．如图甲所示，竖直悬挂的轻弹簧及小铅球组成的系统

B．如图乙所示，放在光滑斜面上的铁块及轻弹簧组成的系统

C．如图丙所示，光滑水平面上，两根轻弹簧系住一个小球组成的系统

D．蹦极运动中的人与弹性绳组成的系统

【答案】D

【详解】ABC．根据弹簧振子的理想化条件：弹簧振子是一个不考虑摩擦阻力，不考虑弹簧的质量，不考虑振子的大小和形状的理想化的物理模型， ABC正确；

D．人受空气的阻力不可忽略，且人不能看成质点，故该系统不可看成弹簧振子，D错误。

故选D。

7．关于简谐运动，下列说法正确的是（    ）

A．简谐运动一定是水平方向的运动

B．所有的振动都可以视为是简谐运动

C．物体做简谐运动时一定可以得到正弦曲线形的轨迹线

D．只要振动图像是正弦曲线物体一定做简谐运动

【答案】D

【详解】A．物体的简谐运动并不一定只在水平方向发生，各个方向都有可能发生，选项A错误；

B．简谐运动是最简单的振动，并非所有的振动都可以视为是简谐运动，选项B错误；

C．做简谐运动物体的轨迹线并不是正弦曲线，选项C错误；

D．若物体的振动图像是正弦曲线，则其一定是做简谐运动，选项D正确。故选D。

8．关于简谐运动的位移、速度、加速度的关系，下列说法中正确的是（　　）

A．位移减小时，加速度增大，速度也增大

B．位移方向总跟加速度方向相反，跟速度方向相同

C．物体向平衡位置运动时，速度方向跟位移方向相反

D．物体向平衡位置运动时，做匀加速运动

【答案】C

【详解】A．位移减小时，加速度减小，速度增大。A错误；

B．根据回复力公式可知，位移方向总跟加速度方向相反，跟速度方向可以相同，也可以相反。B错误；

C．物体向平衡位置运动时，速度方向跟位移方向相反，C正确；

D．物体向平衡位置运动时，做加速度减小的加速运动。D错误。故选C。

9．如图所示是用频闪照相的方法获得的弹簧振子的位移—时间图像，下列有关该图像的说法不正确的是（　　）

A．该图像的坐标原点是建在弹簧振子小球的平衡位置

B．从图像可以看出小球在振动过程中是沿t轴方向移动的

C．为了显示小球在不同时刻偏离平衡位置的位移，让底片沿垂直x轴方向匀速运动

D．图像中小球的疏密显示出相同时间内小球位置变化快慢不同

【答案】B

【详解】A．从图像中能看出坐标原点在平衡位置，A正确；

BC．横轴虽然是由底片匀速运动得到的位移，但已经转化为时间轴，小球只沿x轴振动，B错误，C正确；

D．因图像中相邻小球之间时间相同，密处说明小球的位置变化慢，D正确；故选B。

10．一个弹簧振子在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

【详解】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。

11．如图甲所示，弹簧振子运动的最左端M（最右端N）距离平衡位置的距离为l，规定向右为正方向，其振动图像如图乙所示，下列说法中正确的是（　　）

A．图中x0应为l

B．0～t1时间内振子由M向O运动

C．t1～t2时间内振子由M向O运动

D．0～t2时间内与t2～t3时间内振子运动方向相反

【答案】A

【详解】A．结合甲、乙两图可知t1时刻振子的位移为正值且最大，振子位于N，x0应为l，故A正确；

B．0～t1时间内位移为正值，且逐渐增大，则振子由O向N运动，故B错误；

C．t1～t2时间内位移为正值，且逐渐减小，则振子由N向O运动，故C错误；

D．0～t2时间内振子先沿正方向运动到最大位移处，再沿负方向运动到位移为零处，t2～t3时间内先沿负方向运动到负的最大位移处，再沿正方向运动到位移为零处，故D错误。故选A。

12．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．时，振子向上振动

B．到过程中，振子的速度增大

C．和时，振子的加速度相同

D．和时，振子的速度相同

【答案】C

【详解】A．由图象可知，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；

B．时，振子处于负向的最大位移处，所以到过程中，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．在和时，振子的加速度方向竖直向下，速度方向不同：时速度竖直向上，时速度竖直向下，故C正确，D错误。故选C。

13．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2 s末振子相对于平衡位置的位移为－20 cm

C．第2 s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1 s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

【答案】D

【详解】由图知，第1s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．

14．如图所示为获取弹簧振子的位移—时间图像的一种方法，改变纸带运动的速度，下列说法正确的是（　　）

A．如果纸带不动，作出的振动图像仍然是正弦函数曲线

B．如果纸带不动，作出的振动图像是一段线段

C．图示时刻，振子正经过平衡位置向右运动

D．若纸带运动的速度不恒定，则纸带上描出的仍然是简谐运动的图像

【答案】BC

【详解】AB．当纸带不动时，描出的只是振子在平衡位置两侧往复运动的轨迹，即一段线段，A错误，B正确；

C．由振动图像可以看出，图示时刻振子正由平衡位置向右运动，C正确；

D．只有当纸带匀速运动时，运动时间才与纸带运动的位移成正比，振动图像才是正弦或余弦函数曲线，而简谐运动的图像一定是正弦或余弦函数曲线，D错误。故选BC。