物理选择性必修 第一册1 简谐运动随堂练习题

这是一份物理选择性必修 第一册1 简谐运动随堂练习题，共7页。试卷主要包含了某弹簧振子的振动图像如图所示等内容，欢迎下载使用。

考点一 弹簧振子
1．关于机械振动的位移和平衡位置，以下说法正确的是( )
A．平衡位置就是物体振动范围的中心位置
B．机械振动的位移是以平衡位置为起点的位移
C．做机械振动的物体运动的路程越大，发生的位移也越大
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
2．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
3．一弹簧振子在振动过程中的某段时间内加速度越来越大，则在这段时间内( )
A．振子的位移逐渐增大
B．振子正在向平衡位置运动
C．振子的速度逐渐增大
D．振子的速度方向与加速度方向一致
4．一弹簧振子在光滑水平杆上做简谐运动，已知O为平衡位置，a、b为关于O的两个对称位置，则振子在经过a、b两点时( )
A．所受弹簧弹力一定相同
B．相对平衡位置的位移一定相同
C．速度一定相同
D．弹簧的弹性势能一定相同
考点二 简谐运动的图像
5．如图所示，一个弹簧振子在A、B间做简谐运动，O是平衡位置，把向右的方向选为正方向，以某时刻作为计时零点(t＝0)，此时振子正向负方向运动，加速度为零。那么如图所示的四个振动图像能正确反映振子振动情况的是( )
6.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
7.(2022·涟水县第一中学高二阶段练习)如图所示是表示一质点做简谐运动的图像，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时刻振子的位移为正的最大
D．t3时刻振子正通过平衡位置向负方向运动
8．(2022·无锡外国语学校高二期中)如图甲所示，弹簧振子以O点为平衡位置，在A、B两点之间做简谐运动，取向右为正方向，振子的位移x随时间t的变化规律如图乙所示，下列说法正确的是( )
A．t＝0.2 s时，振子在O点右侧6 cm处
B．t＝0.6 s和t＝1.0 s时，振子的速度相同
C．t＝0.8 s时，振子的速度方向向右
D．t＝0.4 s到t＝0.8 s的时间内，振子的位移和速度都逐渐减小
9．(2023·江苏南京市高二期中)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，速度方向相反
10．(2022·江苏苏州市高二期中)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，下列说法中正确的是( )
A．在t＝0.2 s时，弹簧振子的加速度为正向最大
B．在t＝0.4 s与t＝0.8 s两个时刻，弹簧振子的速度相同
C．从t＝0到t＝0.2 s时间内，弹簧振子做加速度增大的减速运动
D．在t＝0.6 s时，弹簧振子有最小的位移
11．一弹簧振子沿x轴振动，振幅为4 cm，振子的平衡位置位于x轴上的O点。图甲中的a、b、c、d为四个不同的振动状态：黑点表示振子的位置，黑点上的箭头表示运动的方向。图乙、丙给出的①②③④四个振动图线，可用于表示振子的振动图线，下面说法正确的是( )
(a)若规定状态a时t＝0，则图像为①
(b)若规定状态b时t＝0，则图像为②
(c)若规定状态c时t＝0，则图像为③
(d)若规定状态d时t＝0，则图像为④
A．(a)、(b) B．(b)、(c)
C．(a)、(d) D．(b)、(d)
12．(2022·浙江温州市高二期中)简谐运动的振动图线可用下述方法画出：如图甲所示，在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，笔P在纸带上画出的图线就是小球的振动图线。取小球水平向右的方向为小球离开平衡位置的位移正方向，纸带运动的距离代表时间，得到的振动图线如图乙所示。则下列说法正确的是( )
A．t＝1 s时，小球的速度为负的最大值，加速度为零
B．t＝2 s时，小球的速度为正的最大值，加速度为负
C．t＝4 s时，小球相对平衡位置的位移是10 cm
D．t＝2.5 s时，小球正在向水平向左的方向运动
13．如图所示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)质点离开平衡位置的最大距离为________；
(2)在t＝1.5 s时刻，质点向________方向运动；在t＝2.5 s时，质点向________方向运动；
(3)质点在第2 s末的位移是________；在前4 s内的路程是________。
1 简谐运动
1．B [平衡位置与受力有关，不一定为振动范围的中心位置，振动的位移是以平衡位置为起点指向振动物体所在位置的有向线段，振动的位移随着时间变化，振子偏离平衡位置最远时，振动物体的位移最大，B正确，A、C、D错误。]
2．D [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，二者方向相反，远离平衡位置时，二者方向相同，故D正确。]
3．A [弹簧振子在振动过程中的某段时间内加速度越来越大，根据牛顿第二定律可知回复力逐渐增大，即位移在增大，振子在远离平衡位置，速度逐渐减小，速度方向与加速度方向相反，故选A。]
4．D [弹簧振子在光滑水平杆上做简谐运动，则O点为弹簧的原长位置，则在两对称点a、b所受的弹力等大反向，故A错误；两对称点a、b相对平衡位置的位移等大反向，故B错误；根据简谐运动的对称性可知，在a、b两点的速度大小相等，方向不一定相同，故C错误；弹簧的弹性势能为Ep＝eq \f(1,2)kx2，a、b两点对应的弹簧形变量x相同，则两点的弹性势能一定相同，故D正确。]
5．D [计时零点，振子加速度为零，对应振子在平衡位置，B、C错误；振子向负方向运动，负向位移应逐渐增大，A错误，D正确。]
6．B [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轨迹，B正确，A、C错误；B点切线的方向不表示振子运动到B点时的速度方向，D错误。]
7．A [从图像可以看出，t＝0时刻，振子在正的最大位移处，此时振子的加速度最大，故A正确；由图像知，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，故B错误；由图像知，t2时刻振子在负的最大位移处，即位移为负的最大，故C错误；由图像知，t3时刻以后，振子的位移为正，所以t3时刻振子正通过平衡位置向正方向运动，故D错误。]
8．B [在0～0.4 s内，振子做变减速运动，不是匀速运动，所以t＝0.2 s时，振子不在O点右侧6 cm处，故A错误；由题图乙知t＝0.6 s和t＝1.0 s时，振子的速度大小相等，方向相同，故B正确；t＝0.8 s时，x－t图像的斜率为负，说明振子的速度为负，即振子的速度方向向左，故C错误；t＝0.4 s到t＝0.8 s的时间内，振子的位移逐渐减小，正向平衡位置运动，速度逐渐增大，故D错误。]
9．D [由题图知，第1 s内振子远离平衡位置向正方向运动，位移与速度方向相同，故A错误；振子在第2 s末回到平衡位置，位移是0，故B错误；振子第2 s末的位移是0，第3 s末振子相对于平衡位置的位移是负的最大，故C错误；由题图可得，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，第1 s内远离平衡位置运动，第2 s内向着平衡位置运动，所以速度方向相反，故D正确。]
10．C [在t＝0.2 s时，弹簧振子的位移为正向最大，弹簧的弹力为负向最大，加速度为负向最大，故A错误；因为x－t图像中，某点的切线斜率表示该时刻振子的速度，所以在t＝0.4 s与t＝0.8 s两个时刻，弹簧振子的速度大小相等，方向相反，故B错误；从t＝0到t＝0.2 s时间内，弹簧振子做加速度增大的减速运动，故C正确；在t＝0.6 s时，弹簧振子有负方向的最大位移，故D错误。]
11．C [若规定状态a时t＝0，则t＝0时图像应过(0,3)且在此点切线斜率为正，图像①符合；若规定状态b时t＝0，则t＝0时图像应过(0,2)且在此点切线斜率为负，四个图像均不符合；若规定状态c时t＝0，则t＝0时图像应过(0，－2)且在此点切线斜率为负，四个图像均不符合；若规定状态d时t＝0，则t＝0时图像应过(0，－4)且在此点切线斜率为零，图像④符合。综上所述可知(a)(d)说法正确，故选C。]
12．D [由题图乙可知t＝1 s时，小球的速度为正的最大值，加速度为零，故A错误；由题图乙可知t＝2 s时，小球的速度为零，加速度为负，且加速度达到最大值，故B错误；由题图乙可知，t＝4 s时小球相对平衡位置的位移为－10 cm为0，故C错误；图像斜率的正负表示速度的方向，可知t＝2.5 s时小球的速度为负，正在向x轴负方向运动，故D正确。]
13．见解析
解析 (1)由题图信息，结合质点的振动过程可知：
质点离开平衡位置的最大距离就是|x|的最大值，为10 cm。
(2)从1.5 s到2 s这段时间内，质点的位移为正值，位移减小，因此质点向x轴负方向运动；从2.5 s到3 s这段时间内，质点的位移为负值，且位移增大，因此质点向x轴负方向运动。
(3)质点在第2 s末处在平衡位置，因此位移为零；质点在前4 s内的路程为4×10 cm＝40 cm。