【创新设计】高中物理 1.1 简谐运动题组训练 教科版选修34.doc

第一章机械振动1.1简谐运动题组一对振动的理解1下列几种运动中属于机械振动的是()a乒乓球在地面上的上下运动b弹簧振子在竖直方向的上下运动c秋千在空中来回运动d竖于水面上的圆柱形玻璃瓶上下振动解析机械振动是物体在平衡位置两侧做往复运动，乒乓球的上下运动不是在平衡位置两侧的往复运动答案bcd2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解析平衡位置是物体可以静止的位置，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不正确；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错误答案b题组二对简谐运动的理解3如图118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()图118a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对它的大小和方向都随时间变化的摩擦力解析物块a受到重力、支持力和摩擦力的作用摩擦力提供a做简谐运动所需的回复力，其大小和方向都随时间变化，d选项正确答案d4简谐运动属于()a匀变速直线运动 b匀速直线运动c曲线运动 d变速运动解析简谐运动的加速度大小不断变化，选项a、b错误；简谐运动可能是直线运动，也可能是曲线运动，简谐运动的速度不断变化，是变速运动，选项d正确答案d5对于弹簧振子，其回复力和位移的关系，下列图中正确的是()解析由简谐运动的回复力公式fkx可知，弹簧振子做简谐运动时的回复力和位移的关系图像应如选项c所示答案c6弹簧振子的质量是2 kg，当它运动到平衡位置左侧2 cm时，受到的回复力是4 n，当它运动到平衡位置右侧4 cm时，它的加速度是()a2 m/s2，向右 b2 m/s2，向左c4 m/s2，向右 d4 m/s2，向左解析加速度方向指向平衡位置，因此方向向左由力和位移的关系：fkx可知，当x4 cm时，回复力f8 n，所以加速度a4 m/s2.d正确答案d7如图119所示，质量为m的物体a放置在质量为m的物体b上，b与弹簧相连，它们一起在光滑水平面上做简谐运动，振动过程中a、b之间无相对运动，设弹簧的劲度系数为k，当物体离开平衡位置的位移为x时，a、b间摩擦力的大小等于()图119a0 bkx c.kx dkx解析当物体离开平衡位置的位移为x时，弹簧弹力的大小为kx，以整体为研究对象，此时a与b具有相同的加速度，根据牛顿第二定律得kx(mm)a，故a.以a为研究对象，使a产生加速度的力即为b对a的静摩擦力f，由牛顿第二定律可得fmakx.故正确答案为d.答案d题组三描述简谐运动的物理量8如图1110所示，振子以o点为平衡位置在a、b间做简谐运动，从振子第一次到达p点开始计时，则()图1110a振子第二次到达p点的时间间隔为一个周期b振子第三次到达p点的时间间隔为一个周期c振子第四次到达p点的时间间隔为一个周期d振子从a点到b点或从b点到a点的时间间隔为一个周期解析从经过某点开始计时，则再经过该点两次所用的时间为一个周期，b对，a、c错；振子从a到b或从b到a的时间间隔为半个周期，d错答案b9周期为2 s的简谐运动，在半分钟内通过的路程是60 cm，则在此时间内振子经过平衡位置的次数和振子的振幅分别为()a15次，2 cm b30次，1 cmc15次，1 cm d60次，2 cm解析振子完成一次全振动经过轨迹上每点的位置两次(除最大位移处)，而每次全振动振子通过的路程为4个振幅答案b10如图1111所示，在光滑水平面上振动的弹簧振子的平衡位置为o，把振子拉到a点，oa1 cm，然后释放振子，经过0.2 s振子第1次到达o点，如果把振子拉到a点，oa2 cm，则释放振子后，振子第1次到达o点所需的时间为()图1111a0.2 s b0.4 s c0.1 s d0.3 s解析简谐运动的周期只跟振动系统本身的性质有关，与振幅无关，两种情况下振子第1次到达平衡位置所需的时间都是振动周期的，它们相等答案a11质点沿x轴做简谐运动，平衡位置为坐标原点o.质点经过a点(xa5 cm)和b点(xb5 cm)时速度相同，所用时间tab0.2 s；质点由b点回到a点所用的最短时间tba0.4 s则该质点做简谐运动的频率为()a1 hz b1.25 hz c2 hz d2.5 hz解析由题意可知：a、b点在o点的两侧，关于o点对称，通过a、b点时速度大小、方向相同，质点由a点到b点所用时间tab0.2 s，由b点回到a点所用最短时间tba0.4 s，表明质点经过b点后还要继续向x轴的正方向运动，振幅大于5 cm；设质点做简谐运动的四分之一周期为ttab(tbatab)，解得周期t2tab(tbatab)20.2(0.40.2)s0.8 s，频率f hz1.25 hz.答案b题组四简谐运动的能量及运动中各物理量的变化12振动的物体都具有周期性，若简谐运动的弹簧振子的周期为t，那么它的动能、势能变化的周期为()a2t bt c. d解析振动中动能、势能相互转化，总机械能不变，动能和势能为标量，没方向c正确答案c13一弹簧振子振动过程中的某段时间内其加速度数值越来越大，则在这段时间内()a振子的速度逐渐增大b振子的位移逐渐增大c振子正在向平衡位置运动d振子的速度方向与加速度方向一致解析振子由平衡位置向最大位移处运动过程中，振子的位移越来越大，加速度增大，速度方向与加速度方向相反，振子做减速运动，速度越来越小，故a、d错误，b正确；振子向平衡位置运动的过程中，位移减小，回复力变小，加速度变小，故c错误答案b14沿水平方向振动的弹簧振子在做简谐运动的过程中，下列说法正确的是()a在平衡位置，它的机械能最大b在最大位移处，它的弹性势能最大c从平衡位置向最大位移处运动过程中，它的弹性势能减小d从最大位移处向平衡位置运动的过程中，它的机械能减小解析弹簧振子在振动过程中机械能守恒，故a、d错误；位移越大，弹簧的形变量越大，弹性势能越大，故b正确，c错误答案b15如图1112所示，轻质弹簧一端固定在墙上，一质量为m1 kg的滑块以v6 m/s的速度沿光滑水平面向左运动与弹簧相碰，弹簧被压缩，则此系统的最大弹性势能为_j当滑块压缩弹簧速度减为2 m/s时，此时系统的弹性势能为_j.图1112解析全过程机械能守恒，由eekepepmaxekmax，得epmaxekmaxmv18 j，当v2 m/s时，epeekmvmv216 j.答案181616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20 cm.某时刻振子处于b点，经过0.5 s，振子首次到达c点，求：(1)振动的周期和频率；(2)振子在5 s内通过的路程及5 s末的位移大小；(3)振子在b点的加速度大小跟它距o点4 cm处p点的加速度大小的比值解析(1)由题意可知，振子由bc经过半个周期，即