高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册1 简谐运动随堂练习题

这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册1 简谐运动随堂练习题，共6页。试卷主要包含了下列振动系统可看作弹簧振子的是等内容，欢迎下载使用。

题组一 弹簧振子
1.(多选)(2024山东滨州高二月考)下列振动系统可看作弹簧振子的是( )

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,两根轻弹簧系着一个小钢球组成的系统
D.蹦极运动中的人与弹性绳组成的系统
2.(多选)(2024河南郑州高二月考)对于做简谐运动的弹簧振子,下列说法正确的是( )
A.振子通过平衡位置时,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,动能相同
3.(多选)(2024广东广雅中学期末)如图所示,一弹簧振子做简谐运动,下列说法正确的是( )
A.若位移为负值,则加速度一定为正值
B.振子通过平衡位置时,速度为零,位移最大
C.振子每次经过平衡位置时,位移相同,速度也一定相同
D.振子每次经过同一位置时,其速度不一定相同,但位移一定相同
4.(2024山东菏泽高二月考)做简谐运动的弹簧振子除平衡位置外,在其他所有位置时,关于它的速度方向,下列说法正确的是( )
A.总是与位移方向相反
B.总是与位移方向相同
C.远离平衡位置时与位移方向相反
D.向平衡位置运动时与位移方向相反
题组二 简谐运动的图像
5.(2024河南安阳高二月考)如图所示,质点在1 s末的位移是( )
A.5 cmB.-5 cm
C.15 cmD.0
6.(2024湖南岳阳高二月考)在水平方向做简谐运动的质点,其振动图像如图所示,假设向右为正方向,则质点的位移向左且速度向右的时间段是( )
A.0~1 sB.1~2 s
C.2~3 sD.3~4 s
7.(多选)(2024湖北荆门高二月考)表示一质点做简谐运动的图像如图所示,下列说法正确的是( )
A.t=0时刻振子的加速度最大
B.t1时刻振子正通过平衡位置向正方向运动
C.t2时刻振子的位移最大
D.t3时刻振子正通过平衡位置向正方向运动
8.(2024江苏扬州高二月考)装有砂粒的试管竖直静浮于水面,如图所示。将试管竖直向上提起少许,然后由静止释放并开始计时,在一定时间内试管在竖直方向近似做简谐运动。若取竖直向上为正方向,则以下描述试管振动的图像可能正确的是( )
B组关键能力提升练
9.(2024浙江杭州高二月考)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,规定水平向右为正方向,其振动图像如图乙所示,下列说法正确的是( )
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
10.(多选)(2024安徽黄山高二月考)如图甲所示,在弹簧振子的小球上安装一记录用的铅笔P,在下面放一条白纸带,当小球振动时沿垂直于振动方向匀速拉动纸带,铅笔P就在纸带上画出一条振动曲线。若振动曲线如图乙所示,由图像可知下列说法正确的是( )
A.小球偏离平衡位置的最大距离为10 cm
B.1 s末到5 s末小球运动的路程为40 cm
C.2 s末和4 s末小球的位移相等,运动方向也相同
D.小球2 s完成一次往复运动
11.(2024河南安阳高二月考)简谐运动的振动图像可用下述方法画出:如图甲所示,在弹簧振子的小球上安装一支绘图笔P,让一条纸带在与小球振动方向垂直的方向上匀速运动,绘图笔P在纸带上画出的就是小球的振动图像。取振子水平向右的方向为振子离开平衡位置的位移正方向,纸带运动的距离代表时间,得到的振动图像如图乙所示。
(1)必须匀速拖动纸带的原因是 。
(2)刚开始计时时,振子位于 。t=17 s时振子相对平衡位置的位移是 cm。
(3)若纸带运动的速度为2 cm/s,振动图线上1 s处和3 s处对应纸带上两点间的距离是 cm。
(4)0~3.5 s内,振子在 s末负方向速度最大,在 s末正方向加速度最大,2.5 s时振子正在向 方向运动。
12.(2024山东枣庄高二月考)如图所示,简谐运动的图像上有a、b、c、d、e、f六个点,其中:
(1)与a点位移相同的点有哪些?
(2)与a点速度相同的点有哪些?
(3)图像上从a点到c点,质点经过的路程为多少?
C组核心素养拔高练
13.(2024河南鹤壁高二月考)如图所示,一个劲度系数为k的轻弹簧下端固定在挡板上,上端与物块A连接在一起,物块B紧挨着物块A静止在斜面上。某时刻将B迅速移开,A将在斜面上做简谐运动,已知物块A、B的质量分别为mA、mB,若取沿斜面向上为正方向,移开B的时刻为计时起点,则A的振动位移随时间变化的图像是( )
参考答案
分层作业12 简谐运动
1.ABC 解析 选项A、B、C都满足弹簧振子的条件,A、B、C符合题意;选项D中人受空气的阻力不可忽略,且人不能看作质点,故不可看作弹簧振子,D不符合题意。
2.ACD 解析 振子经过平衡位置时,速度最大,A正确;振子在最大位移处时,速度最小,为零,B错误;同一位置相对于平衡位置的位移相同,C正确;动能是标量,振子经过同一位置时速度的大小相同,则动能相同,D正确。
3.AD 解析 振子受的力指向平衡位置,振子的位移为负值时,受到的力为正值,振子的加速度为正值,故A正确;当振子通过平衡位置时,位移为零,速度最大,故B错误;振子每次经过同一位置时,位移相同,速度大小相等,但速度方向可能相同,也可能不同,故C错误,D正确。
4.D 解析 做简谐运动的弹簧振子,速度方向与位移方向存在两种可能,因为位移的方向总是背离平衡位置,所以当振子靠近平衡位置时,速度方向与位移方向相反,远离平衡位置时,速度方向与位移方向相同,故D正确。
5.B
6.D 解析 位移向左表示位移为负值,速度向右表示速度为正值,质点正在由负的最大位移处向平衡位置移动,即3~4s,故D正确。
7.ACD 解析 从图像可以看出,t=0时刻,振子在正的最大位移处,振子的加速度最大,A项正确;t1时刻以后振子的位移为负,因此该时刻振子正通过平衡位置向负方向运动,B项错误;t2时刻振子在负的最大位移处,C项正确;t3时刻以后,振子的位移为正,所以该时刻振子正通过平衡位置向正方向运动,D项正确。
8.D 解析 试管在竖直方向上做简谐运动,平衡位置是在重力与浮力平衡的位置,开始时向上提起的距离,就是其偏离平衡位置的位移,为正向最大位移,开始时,试管由正向最大位移处开始运动,故D正确。
9.A 解析 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处,x0应为l,A正确;0~t1时间内位移为正值,且逐渐增大,振子由O向N运动,B错误;t1~t2时间内位移为正值,且逐渐减小,振子由N向O运动,C错误;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,D错误。
10.AB 解析 由题图乙可知小球偏离平衡位置的最大距离为10cm,4s完成一次往复运动,故A正确,D错误;1s末到5s末小球通过的路程是40cm,故B正确;2s末和4s末小球位移均为0,位移相同,2s末小球向x轴负方向运动,4s末小球向x轴正方向运动,运动方向相反,故C错误。
11.解析 (1)纸带匀速运动时,由x=vt知,位移与时间成正比,因此在匀速条件下,可以用纸带通过的位移表示时间。
(2)由题图乙可知t=0时,振子在平衡位置左侧最大位移处;周期T=4s,t=17s时位移为0。
(3)由x=vt得,振动图线上1s处和3s处对应纸带上两点间距x=vt=2cm/s×2s=4cm。
(4)0~3.5s内,振子在3s末负方向速度最大;加速度方向总是指向平衡位置,所以t=0时正方向加速度最大;t=2.5s时,向负方向运动。
答案 (1)在匀速条件下,可以用纸带通过的位移表示时间 (2)左侧最大位移处 0 (3)4 (4)3 0 负
12.解析 (1)分析图像可得a、b、e、f点的位移均为1cm。c、d点的位移是-1cm。故与a点位移相同的点有b、e、f三点。
(2)由(1)可知,图像上的a、b、e、f点对应质点运动到同一位置。图像上的c、d点对应质点运动到与a、b、e、f点关于O点对称的另一位置,故以上6个点的速度大小相等。再结合图像可以判断a、b、c、d、e、f6个点的运动方向分别为正向、负向、负向、正向、正向和负向。故与a点速度相同的点有d点和e点。
(3)图像上从a点到b点,对应质点从正方向1cm处先是到达2cm处又返回到1cm处,通过的路程为2cm。从b点到c点,对应质点从正方向1cm处经平衡位置运动到负方向1cm处,通过的路程也为2cm,故从a点到c点质点经过的路程为4cm。
答案 (1)b、e、f (2)d、e (3)4 cm
13.B 解析 物块A、B紧挨在一起静止时弹簧压缩量Δx1=gsinθ,移走B后,A平衡时弹簧压缩量Δx2=,因此A的最大位移为Δx1-Δx2=,A、C错误;又t=0时,A在负位移最大值处,B正确,D错误。