高中物理第二章 机械振动1 简谐运动优秀课堂检测

这是一份高中物理第二章 机械振动1 简谐运动优秀课堂检测，文件包含人教版2019高中物理选择性必修第一册21《简谐运动》分层练习原卷docx、人教版2019高中物理选择性必修第一册21《简谐运动》分层练习解析卷docx等2份试卷配套教学资源，其中试卷共10页， 欢迎下载使用。

1.如图所示，弹簧下端悬挂一钢球，上端固定，它们组成一个振动的系统，用手把钢球向上托起一段距离，然后释放，钢球便上下振动起来，若以竖直向下为正方向，下列说法正确的是( )
A．钢球运动所能达到的最低处为平衡位置
B．钢球原来静止时的位置为平衡位置
C．钢球振动到距原静止位置下方3 cm处时位移为－3 cm
D．钢球振动到距原静止位置上方2 cm处时位移为2 cm
[答案] B
[详解] 振子平衡位置的定义为振子原来静止时的位置，故A错误，B正确；振子的位移为从平衡位置指向某时刻所在位置的有向线段，根据题意可判断C、D错误。
2.．关于机械振动的位移和平衡位置，以下说法中正确的是( )
A．平衡位置就是物体振动范围的中心位置
B．机械振动的位移总是以平衡位置为起点的位移
C．机械振动的物体运动的路程越大，发生的位移也就越大
D．机械振动的位移是指振动物体偏离平衡位置最远时的位移
【答案】B
【详解】平衡位置是物体静止时所处的位置，所以应与受力有关、与是否为振动范围的中心位置无关，所以A错误；振动位移是以平衡位置为初始点，到振动物体所在位置的有向线段，振动位移随时间而变化，振动物体偏离平衡位置最远时，振动位移最大，选项B正确，D错误；振动物体的位移与运动的路程没有关系，C错误。
3．如图所示的弹簧振子，O点为它的平衡位置，当振子离开O点，再从A点运动到C点时，振子离开平衡位置的位移是( )
A．大小为OC，方向向左
B．大小为OC，方向向右
C．大小为AC，方向向左
D．大小为AC，方向向右
【答案】B
【详解】振子离开平衡位置的位移是以O点为起点，C点为终点，所以位移大小为OC，方向向右，B正确。
简谐运动的特点
4.如图所示的一弹簧振子，设向右为正方向，O为平衡位置，则下列过程中对于各量的描述正确的是( )
A．A→O时，位移为负，速度为正，加速度增大
B．O→B时，位移为正，加速度为负，加速度增大
C．B→O时，位移为负，速度为正，速度增大
D．O→A时，位移为负，加速度为正，速度增大
[答案] C
[解析] 位移方向是从平衡位置指向振子所在位置的有向线段；加速度方向总是指向平衡位置；而速度方向要具体看弹簧振子的运动以及正方向的规定。规定向右为正方向，A→O或O→B速度为负，O→A或B→O速度为正；在A→O、B→O的过程中速度是增大的，加速度是减小的；在O→A、O→B的过程中速度是减小的，加速度是增大的。故选C。
5．如图所示，弹簧振子在a、b两点间做简谐运动，当振子从平衡位置O向a运动过程中( )
A．加速度和速度均不断减小
B．加速度和速度均不断增大
C．加速度不断增大，速度不断减小
D．加速度不断减小，速度不断增大
【答案】C
【详解】当振子从平衡位置O向a运动的过程中，弹簧的弹力逐渐增大，根据牛顿第二定律知，加速度逐渐增大，加速度的方向与速度的方向相反，振子做减速运动，则振子速度减小，选项C正确，A、B、D错误。
6．以弹簧振子为例，振子做简谐运动的过程中，有两点A、A′关于平衡位置对称，则振子( )
A．在A点和A′点的位移相同
B．在A点和A′点的位移大小相同
C．在两点处的速度不可能相同
D．在两点处的速度一定相同
【答案】B
【详解】由于A、A′关于平衡位置对称，所以振子在A、A′点时位移大小相等，方向相反，速率一定相同，但速度方向可能相同、也可能相反，故选项B正确。
振动图像(x ­t图像)的初步理解
7.一质点做简谐运动的图像如图所示，则该质点( )
A．在t＝0.015 s时刻，速度和加速度都沿－x方向
B．在0.01～0.03 s时间内，速度与加速度先反方向后同方向，且速度是先减小后增大，加速度是先增大后减小
C．在第八个0.01 s时间内，速度与位移方向相同，且都在不断增大
D．在每1 s时间内，质点有100次经过平衡位置
[答案] B
[解析] t＝0.015 s时刻速度方向沿x轴负方向，加速度方向沿x轴正方向，A错误；在0.01～0.03 s时间内，速度方向先沿x轴负方向再沿x轴正方向，且先减小后增大，加速度方向一直沿x轴正方向，且先增大后减小，B正确；第八个0.01 s时间内速度和位移的方向均沿x轴正方向，且速度不断减小，C错误；由图像可以看出每经过0.04 s，质点2次经过平衡位置，则每1 s内，质点有50次经过平衡位置，D错误。
8.如图所示，一个弹簧振子在A、B间做简谐运动，O点是平衡位置，以某时刻作为计时零点(t＝0)，经过eq \f(1,4)周期，振子具有正方向的最大速度。那么下列四幅图像中能够正确反映振子的振动情况的是( )
【答案】D
【详解】由eq \f(T,4)时刻振子具有最大速度可知，eq \f(T,4)时刻振子的位移为0，故A、C均错误；由eq \f(T,4)时刻振子具有正向的最大速度可知，B错误，D正确。
9．在水平方向上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，则质点速度向右且增大的时间是( )
A．0～1 s内B．1～2 s内
C．2～3 s内D．3～4 s内
【解析】D
【详解】x ­t图线的斜率等于速度，则3～4 s内图线的切线斜率为正且增大，即速度为正，向右且增大，故选D。
1.在水平方向上做简谐运动的质点,其振动图像如图所示。假设向右的方向为正方向,则质点的位移向左且速度向右的时间段是( )
A.0到1 s内
B.1 s到2 s内
C.2 s到3 s内
D.3 s到4 s内
【答案】D
【详解】据题意,向右的方向为正方向,则质点的位移向左时为负值,即时间段在2~4s内;根据位移—时间图像的切线斜率表示速度,可知速度向右,为正值,应在3~4s内,故D正确。
2.右图为某鱼漂的示意图。当鱼漂静止时,水位恰好在O点。用手将鱼漂往下按,使水位到达M点。松手后,鱼漂会上下运动,水位在M、N之间来回移动且鱼漂的运动是简谐运动。下列说法正确的是( )
A.水位到达N点时,鱼漂的位移向下最大
B.水位在O点时,鱼漂的速度最大
C.水位到达M点时,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】B
【详解】水位由O点到N点过程,鱼漂向上运动,到达N点时,鱼漂的位移方向向上,达到最大,A错误;O点是平衡位置,所以水位在O点时鱼漂的速度最大,B正确;水位到达M点时,鱼漂具有向上的加速度,C错误;鱼漂由上往下运动时,可能加速也可能减速,D错误。
3.(多选)右图是表示某弹簧振子运动的x-t图像,下列说法正确的是( )
A.t1时刻振子正通过平衡位置向正方向运动
B.t2时刻振子的位移最大
C.t3时刻振子正通过平衡位置向正方向运动
D.开始计时时振子位于平衡位置
【答案】BC
【详解】从题图可以看出,t=0时刻,振子在正的最大位移处,因此选项D错误;t1时刻以后振子的位移为负,因此t1时刻振子正通过平衡位置向负方向运动,选项A错误;t2时刻振子在负的最大位移处,因此可以说是振子的位移最大,选项B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,选项C正确。
4.某弹簧振子的振动图像如图所示。根据图像判断,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方向与速度方向相反
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不相同,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】第1s内振子相对于平衡位置的位移为正方向,速度方向也为正方向,A错误;第2s末振子在平衡位置,位移为零,B错误;第3s末振子相对于平衡位置的位移为-20cm,第2s末振子恰好过平衡位置,且正向x轴负方向运动,而第3s末振子瞬时速度刚好为零,所以C错误;第1s内和第2s内振子相对平衡位置的位移方向相同,瞬时速度方向相反,所以D正确。
5.如图所示,某质点做简谐运动的图像上有a、b、c、d、e、f六个点。
(1)与a位移相同的点有哪些?
(2)与a速度相同的点有哪些?
(3)质点离平衡位置的最大距离为多大?
【答案】(1)b、e、f (2)d、e (3)2 cm
【详解】(1)位移是矢量,位移相同意味着位移的大小和方向都要相同,可知与a位移相同的点有b、e、f。
(2)速度也是矢量,速度相同则要求速度的大小和方向都要相同,可知与a速度相同的点有d、e。
(3)质点离平衡位置的最大距离即质点最大位移的大小。由题图知最大距离为2cm。
6.下图是某质点做简谐运动的振动图像,根据图像中的信息,回答下列问题:
(1)质点离平衡位置的最大距离有多大?
(2)在1.5 s和2.5 s两个时刻,质点向哪个方向运动?
(3)质点在2 s末的位移是多少?
【答案】(1)10 cm (2)1.5 s时质点向平衡位置运动,2.5 s时质点背离平衡位置运动 (3)0
【详解】(1)由题图知,质点离平衡位置的最大距离为10cm;
(2)在1.5s以后的一小段时间内质点位移减小,因此质点向平衡位置运动,在2.5s以后的一小段时间内质点位移增大,因此质点背离平衡位置运动;
(3)质点2s末在平衡位置,因此位移为零。