高中物理沪科版 (2019)选择性必修 第一册2.2 物体做简谐运动的原因同步达标检测题

这是一份高中物理沪科版 (2019)选择性必修 第一册2.2 物体做简谐运动的原因同步达标检测题，共19页。试卷主要包含了单选题，填空题，实验题，解答题，作图题等内容，欢迎下载使用。
2.2物体做简谐运动的原因同步练习2021—2022学年高中物理沪教版（2019）选择性必修第一册一、单选题1．弹簧振子以O点为平衡位置，在水平方向上的B、C两点之间做机械振动，以下说法正确的是A．振子在B、C两点的速度和加速度都为零B．振子通过O点时加速度的方向将发生变化C．振子所受的合力总是跟速度反向D．振子离开O的运动是匀减速运动2．如图所示，弹簧振子以O为平衡位置在B、C之间做简谐运动，则（　　）A．从B→O→C为一次全振动B．从O→B→O→C为一次全振动C．从C→O→B→O→C为一次全振动D．从D→C→O→B→O为一次全振动3．做简谐振动的物体，当它每次经过同一位置时，不一定相同的物理量是（　　）A．位移 B．速度 C．回复力和加速度 D．动能4．一质点做简谐运动的图像如图所示，下列说法正确的是（　　） A．的时间内，质点的位移方向和加速度方向均为负B．到的过程中，质点的速度大小和加速度大小均增大C．到的过程中，质点的位移大小和加速度大小均增大D．的时间内，质点的位移方向和速度方向均为正5．一弹簧振子沿一直线作简谐振动，当振子的位移为负值时，下列说法正确的是       （       ）A．其速度一定为正值，加速度一定为正值；B．其速度可能为负值，加速度一定为正值；C．其速度一定为负值，加速度可能为负值；D．其速度一定为正值，加速度可能为正值．6．如图所示，m为在光滑水平面上的弹簧振子，弹簧形变的最大限度为15cm，图中P位置是弹簧振子处于自然伸长状态的位置，若将振子m向右拉动4cm后由静止释放，经过0.5s后振子m第一次回到P位置，关于该弹簧振子，下列说法正确的是（　　）A．该弹簧振子的振动频率为1HzB．若将振子m向右拉动8cm后由静止释放，经过1s振子m第一次回到P位置C．在P位置给振子m任意一个向左或向右的初速度，只要最大位移不超过15cm，总是经过0.5s速度就降为0D．若弹簧振子在16s时间内通过的路程为64m，振子m的振幅为8cm7．一简谐运动物体的位移x随时间t变化的关系式为x＝0.2sin (2.5πt)，位移x的单位为m，时间t的单位为s.则                                   (　　)A．弹簧振子的振幅为0.4 mB．弹簧振子的周期为1.25 sC．在t＝0.2 s时，振子的运动速度为零D．在任意0.2 s时间内，振子的位移均为0.2 m8．做简谐振动的物体连续两次通过同一位置（非最大位移处）时，物理量有变化的是（　　）A．速度B．加速度C．位移D．动能9．如图所示，物体 A置于物体 B上，一轻质弹簧一端固定，另一端与 B相连，在弹性限度范围内，A和 B一起在光滑水平面上作往复运动（不计空气阻力），并保持相对静止．则下列说法正确的是（          ） A．物体A的回复力由弹簧弹力提供B．作用在A上的摩擦力在弹簧原长时最小C．B对A的静摩擦力随时间均匀变化D．B对A的静摩擦力始终对A做正功，而A对B的静摩擦力始终对B做负功10．如图所示，一个质点在平衡位置O点附近a、b间做简谐运动，若从质点经过O点时开始计时，经过质点第一次过M点，再继续运动，又经过它第二次经过M点，则该质点第三次经过M点还需要的时间可能是（　　）A． B． C． D．11．一弹簧振子振动过程中的某段时间内其加速度的值越来越小，则在这段时间内，不正确的是( )A．振子的速度越来越大B．振子正在向平衡位置运动C．振子的速度方向与加速度方向一致D．以上说法都不正确12．如图所示，弹簧振子B上放一个物块A，在A与B一起做简谐运动的过程中，下列关于A受力的说法中正确的是（　　）A．物块A受重力、支持力及弹簧对它的恒定的弹力B．物块A受重力、支持力及弹簧对它的大小和方向都随时间变化的弹力C．物块A受重力、支持力及B对它的恒定的摩擦力D．物块A受重力、支持力及B对它的非恒定的摩擦力13．劲度系数为20N/cm的水平方向弹簧振子的振动图象如图所示，在图中A点对应的时刻（　　） A．振子的速度方向为x轴正方向B．在0～4s内振子通过的路程为0.35cm，位移为0C．在0～4s内振子做了1.75次全振动D．振子所受的弹力大小为0.5N，方向指向x轴负方向14．如图，O为平衡位置，小球在B、C间做无摩擦往复运动。由B向O运动的过程中，振子的（　　） A．动能增大，势能增大B．动能减小，势能增大C．动能增大，势能减小D．动能减小，势能减小15．如图所示，与地面夹角为的光滑斜面顶端固定一垂直斜面的挡板，劲度系数为k的轻弹簧一端固定一个质量为m的小物体，另一端固定在挡板上。物体在平行斜面方向上做简谐运动，当物体振动到最高点时，弹簧正好为原长。则物体在振动过程中（　　）A．物体在最低点时受的弹力大小为mgsinB．弹簧的最大弹性势能等于C．平衡位置处，弹簧的弹性势能和物体的重力势能总和最大D．物体的最大动能应等于二、填空题16．如图所示，一弹簧振子在光滑水平面A、B间做简谐运动，平衡位置为O，已知振子的质量为M。（1）简谐运动的能量取决于_____，本题中物体振动时_____和_____相互转化，总_____守恒。（2）振子在振动过程中有以下说法，正确的是_____。A．振子在平衡位置，动能最大，势能最小B．振子在最大位移处，势能最大，动能最小C．振子在向平衡位置振动时，由于振子振幅减小，故总机械能减小D．在任意时刻，动能与势能之和保持不变（3）若振子运动到B处时将一质量为m的物体放到振子的上面，且物体和振子无相对运动而一起运动，下列说法正确的是____。A．振幅不变       B．振幅减小       C．最大动能不变       D．最大动能减少17．如图所示，物体A置于物体B上，一轻质弹簧一端固定，另一端与B相连.在弹性限度范围内，A和B一起在光滑水平面上做往复运动（不计空气阻力），并保持相对静止.若弹簧的劲度系数为k，两物体振动的振幅为A，则作用在A上的摩擦力与离平衡位置x的关系为_________，其最大值为_______，已知A的质量为m，B的质量为M.18．如图，轻质弹簧一端固定，另一端连接套在水平光滑杆上的小球A，A以O点为平衡位置振动。小球B在竖直平面内以O′为圆心做匀速圆周运动（O与O′在同一竖直线上），角速度为ω，半径为R。用竖直向下的平行光照射小球B，可以观察到小球B在水平杆上的“影子”和小球A在任何瞬间都重合。由此可知：小球A的振动周期为________，小球A的最大加速度大小为________。三、实验题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=______。四、解答题20．弹簧振子以O点为平衡位置在B、C两点之间做简谐运动。B、C相距某时刻振子处于O点正向右运动。经过，振子首次到达B点，取向右为正方向，求：（1）振动的频率f和振幅A；（2）振子在内通过的路程及位移？21．如图，弹簧振子的平衡位置为O点，在B、C两点之间做简谐运动。B、C相距20cm。小球经过B点时开始计时，经过0.5s首次到达C点。(1)写出x-t的振动函数。(2)求5s内小球通过的路程及5s末小球的位移。22．如图甲所示，平行于光滑斜面的轻弹簧劲度系数为k，一端固定在倾角为θ的斜面底端，另一端与物块A连接；两物块A、B质量均为m，初始时均静止。现用平行于斜面向上的力F拉动物块B，使B做加速度为a（a<gsinθ）的匀加速运动，A、B两物块在开始一段时间内的v-t关系分别对应图乙中A、B图线（t1时刻A、B的图线相切，t2时刻对应A图线的最高点，v1、v2、t1、t2未知），重力加速度为g。（1）求t1时刻弹簧的形变量以及t1；（2）写出0-t1时间内拉力大小F随位移大小x的表达式，并画出示意图；并求出该过程中拉力所做的功；（3）从t1时刻开始，A还需要向上运动多少距离速度再次达到v1。五、作图题23．如图（1），弹簧振子平衡位置为O， 振子在AB间作简谐振动，在图上画出振子在B点时加速度的方向和在A时的位移．
参考答案：1．B【解析】【详解】A．振子在B、C两点的速度为零，加速度最大，故A错误；B．振子通过O点时速度最大，加速度为零，加速度的方向将发生变化，故B正确；C．振子向平衡位置运动时，振子所受的合力总是跟速度同向，故C错误；D．机械振动的物体受到变力作用，根据牛顿第二定律可知加速度也变化，所以不是匀变速直线运动，更不是匀减速直线运动，故D错误。故选B．2．C【解析】【详解】一次全振动应包括四个振幅，并且从一点出发并回到该点，且运动状态完全相同，才是一次全振动；故C正确，ABD错误。故选C。3．B【解析】【分析】【详解】做简谐振动的物体，每次经过同一位置时，位移一定相同，由可知，回复力相同，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，则速度不一定相同，动能一定相同。故选B。4．C【解析】【详解】A．的时间内，质点的位移方向为负而加速度方向为正，所以A错误；B．到的过程中，质点的速度大小增大而加速度大小减小，所以B错误；C．到的过程中，质点的位移大小和加速度大小均增大，所以C正确；D．的时间内，质点的位移方向为正而速度方向为负，所以D错误；故选C。5．B【解析】【详解】当振子的位移为负值时，由a=-kx/m知，加速度一定为正值，而速度方向有两种可能，可能为正值，也可能为负值，故ACD错误，B正确．故选B．点睛：本题关键熟悉弹簧振子额运动规律，熟悉其速度、加速度、位移的变化规律，知道简谐运动的特征：a=-kx/m．6．C【解析】【分析】【详解】A．振子由静止释放经0.5s第一次回到P位置，完成个全振动，故周期T=2s，频率f=0.5Hz，A错误；BC．弹簧振子的周期只与振子和弹簧有关，与振幅无关，故将振子m向右拉动8cm后由静止释放，仍经0.5s第一次回到P位置，同理可知，在P位置给振子m任意一个向左或向右的初速度，只要最大位移不超过15cm，总是经过0.5s到达最大位移处，速度为0，B错误，C正确；D．16s时间相当于8个周期，每个周期的路程为4A，则满足解得A=0.5m=50cm也超过了弹簧的最大限度为15cm，D错误。故选C。7．C【解析】【详解】质点做简谐运动，振动方程为，可知振幅A=0.2m，角速度为，则周期为，故AB错误；当t=0.2s时，，振子的位移最大，故速度最小，为零，故C正确；根据周期性可知，质点在一个周期内通过的路程一定是4A，但四分之一周期内通过的路程不一定是A，故D错误；故选C.【点睛】质点做简谐运动，振动方程为，可读出振幅A和角频率．然后结合简谐运动的对称性进行分析．8．A【解析】【详解】弹簧振子在振动过程中，两次连续经过同一位置时，位移、加速度、回复力、动能、势能、速度的大小均是相同的，但速度的方向不同，故速度不同，故A正确，BCD错误。故选A。9．B【解析】【详解】物体A的回复力由B对A的静摩擦力提供，选项A错误；弹簧在原长时，系统的加速度为零，则作用在A上的摩擦力为零，选项B正确；对AB系统，根据牛顿定律，则，则B对A的摩擦力，因x随时间按正弦规律变化，则f随时间成正弦规律，选项C错误；当系统远离平衡位置时，B对A的静摩擦力对A做负功；反之做正功；当系统远离平衡位置时，A对B的静摩擦力对B做正功；反之做负功；选项D错误；故选B. 10．C【解析】【分析】【详解】题图中a，b两点为质点运动过程中的最大位移处，假设质点开始时运动的方向向左，再向M点运动，由于从O点到第一次经过M点的时间是，小于质点第二次经过M点又需要的时间，由题图分析可知这是不可能的，因此开始计时时质点从O点向右运动，过程历时，过程历时，由运动时间的对称性知得质点第三次经过M点还需要的时间故选C。11．D【解析】【详解】试题分析：弹簧振子加速度的值越来越小，位移也必然越来越小，说明振子正在向平衡位置运动，选项B对；振子的速度越来越大，选项A对；当振子向平衡位置运动时，速度方向与加速度方向一致，选项C对；故选D．考点：简谐振动.12．D【解析】【分析】【详解】物块A受到重力、支持力和摩擦力的作用，重力和支持力二力平衡，摩擦力提供A做简谐振动所需的回复力，由可知，摩擦力随时间变化，其大小和方向都变化，故D正确，ABC错误。故选D。13．A【解析】【分析】【详解】A．在A点的后一个时刻，位置坐标变大，故振子的速度方向为x轴正方向，故A正确；B．由图可知，周期为2s，振幅为0.5cm，所以在0～4s内振子通过的路程为4cm，位移为0，故B错误；C．因为周期为2s，所以完成了2次全振动，故C错误；D．根据胡克定律所以方向指向x轴负方向，故D错误；故选A。14．C【解析】【分析】【详解】由题意可知，B向O运动的过程中，振子机械能守恒，弹力做正功，所以振子势能减小，动能增大,故C正确，ABD错误。故选C。15．B【解析】【详解】A．物体在最高点，有物体在最低点时，受力分析可得联立，可得故A错误；B．设物体在最低点时，弹簧伸长量为x，根据胡克定律，可得物体从最高点运动到最低点，由动能定理，可得又联立，可得故B正确；C．物体做简谐运动过程中，涉及弹簧的弹性势能、物体的重力势能和物体的动能，且总量保持不变。当物体运动到平衡位置时，动能最大，即弹簧的弹性势能和物体的重力势能总和最小。故C错误；D．由于简谐运动的对称性，物体在平衡位置时，重力势能为根据弹簧弹性势能的特点，物体在平衡位置时，弹簧的弹性势能为选取物体最低点所在平面为零重力势能面，根据能量守恒，可得解得故D错误。故选B。16．     振幅     动能     势能     机械能     ABD     AC【解析】【分析】【详解】（1）[1][2][3][4]简谐运动的能量取决于振幅，本题中物体振动时只有动能和弹性势能相互转化，总机械能守恒。（2）[5] A．到平衡位置处速度达到最大，动能最大，势能最小，故A正确；B．振子在平衡位置两侧往复振动，在最大位移处速度为零，动能为零，此时弹簧的形变量最大，势能最大，故B正确；C．振幅的大小与振子的位置无关，故C错误；D．在任意时刻只有弹簧的弹力做功，所以机械能守恒，故D正确。故选ABD。（3）[6]AB．振子运动到B点时速度恰为0，此时放上质量为m的物体，系统的总能量即为此时弹簧储存的弹性势能，由于简谐运动中机械能守恒，所以振幅保持不变，故A正确，B错误；CD．由于机械能守恒，最大动能不变，故C正确，D错误。故选AC。17．          【解析】【详解】[1][2]设弹簧的形变量为x，弹簧的劲度系数为k，A、B的质量分别为m和M，根据牛顿第二定律得到整体的加速度为，对A:，可见，作用在A上的静摩擦力大小f与弹簧的形变量x成正比，作用在A上的摩擦力在振幅最大时最大，；18．          ω2R【解析】【分析】【详解】[1]小球B在水平杆上的“影子”和小球A在任何瞬间都重合，则小球B在水平方向上的影子的速度时刻与小球A的速度相等，小球A振动周期与小球B做匀速圆周运动周期相等即[2]小球B做匀速圆周运动线速度为v=ω r加速度为在水平方向上B的加速度水平分量与A的加速度相同，当小球A到达最左端和最右端时的加速度最大，此时B的加速度水平分量恰好等于其向心加速度，即小球A的最大加速度与小球B做匀速圆周运动的向心加速度相等为ω2R。19．          能     【解析】【详解】(2)[1]为了较准确地应用图象求出k，应使图线为直线，由变形得T2与m成正比，以纵轴，以m为横轴则图线为直线，所以应以频率倒数的平方；(2)[2][3]能，若忘记金属合的质量，则振子的实际质量为m+m0，图线的函数关系式变为可以根据图线的斜率求出k，方法为在图线上取两点（m1，）和（m2，），则可求出图线斜率为解得20．（1），10cm；（2）110cm，【解析】【分析】【详解】(1)设振幅为A，由题意cm所以cm振子从O到B所用时间s，为周期T的，所以s振子从平衡位置开始运动，在1个周期内通过的路程为4A，故在内通过的路程cms内振子振动了个周期，所以s末振子到达C点，位移大小为cm。21．(1) ；(2)2m，0.1m【解析】【详解】(1)周期为角速度为振幅为x-t的振动函数为(2) 5s内小球通过的路程为5s末小球运动到C点，位移为0.1m22．（1），；（2），，；（3）【解析】【分析】【详解】（1）A、B两物体在时刻分离，故且AB虽接触但没有相互作用力。对物体A做受力分析此时弹簧压缩量为最初AB处于静止状态时，弹簧压缩量为，合力为0，即解得从时间AB一起向上匀加速直线运动解得(2)之内，AB处于分离前，具有相同的速度和加速度 AB看作整体，则解得(3)时刻A物块速度为，此时弹簧压缩量AB分离后，A在斜面上平衡位置处弹簧压缩量为（，）所以从物体位移由简谐运动对称性，可得物块A再次达到时，总位移23．【解析】【分析】考查了简谐振动，关键是知道位移方向和回复力方向即加速度方向相反。【详解】在B点弹簧处于压缩状态，所以加速度方向向右，如图：在A点，振子相对于平衡位置向右，所以位移向右从O指向A，如图。