2020春高中人教版物理選修3 4課后課時(shí)作業(yè)第十一章第2節(jié) 簡諧運(yùn)動(dòng)的描述 Word版含解析

1、 第2節(jié) 簡諧運(yùn)動(dòng)的描述 A組：合格性水平訓(xùn)練 1(描述簡諧運(yùn)動(dòng)的物理量)一質(zhì)點(diǎn)做簡諧運(yùn)動(dòng)，振幅是4 cm、頻率是2.5 Hz，某時(shí)刻該質(zhì)點(diǎn)從平衡位置向正方向運(yùn)動(dòng)，經(jīng)2.5 s質(zhì)點(diǎn)的位移和路程分別是( ) A4 cm,24 cm B4 cm,100 cm D0,100 cm 4 cm,100 cm CD 答案 111時(shí)到達(dá)正向最s2.5 s6 T，質(zhì)點(diǎn)在2.5 s解析 周期T 0.4 s，t 42.5f ，25A100 cmD正確。大位移處，故位移為4 cm，路程為64AA(簡諧運(yùn)動(dòng)表達(dá)式的理解)(多選)有兩個(gè)簡諧運(yùn)動(dòng)，其表達(dá)式分別是x21?100t100t?) ( 4sincm ，x5sin

2、 cm，下列說法正確的是 263? 它們的振幅相同A 它們的周期相同B 它們的相位差恒定C 它們的振動(dòng)步調(diào)一致DBC 答案 ，都是100 rad/s解析 它們的振幅分別是4 cm、5 cm，故不同，A錯(cuò)誤；2?t100t100T?得相位所以周期都是0.02 s，B正確；由 636? 錯(cuò)誤。0，即振動(dòng)步調(diào)不一致，D差恒定，C正確；為平衡位置，間做簡諧運(yùn)動(dòng)，OB3(描述簡諧運(yùn)動(dòng)的物理量)彈簧振子在A、) (A運(yùn)動(dòng)到B的時(shí)間是2 s，如圖所示，則 20 cmA、B間的距離是，振子由 A從OBO的運(yùn)動(dòng)過程，振子做了一次全振動(dòng) B振動(dòng)周期為2 s，振幅是10 cm C從B開始經(jīng)過6 s，振子通過的路程是

3、60 cm D從O開始經(jīng)過3 s，振子處在平衡位置 答案 C BA錯(cuò)誤；從A的運(yùn)動(dòng)過程，振子只完成半個(gè)全振動(dòng)，OBO從 解析 振子也只完成了半個(gè)全振動(dòng)，半個(gè)全振動(dòng)的時(shí)間是2 s，所以振動(dòng)周期是4 s，振幅1是振動(dòng)物體離開平衡位置的最大距離，振幅A10 cm，B錯(cuò)誤；t6 s1T，所 23以振子經(jīng)過的路程為4A2A6A60 cm，C正確；從O開始經(jīng)過3 s，即T，振 4子處在位置A或B，D錯(cuò)誤。 4(描述簡諧運(yùn)動(dòng)的物理量)如圖所示，在光滑水平面上振動(dòng)的彈簧振子的平衡位置為O，把振子拉到A點(diǎn)，OA1cm，然后釋放振子，經(jīng)過0.2 s振子第1次到達(dá)O點(diǎn)，如果把振子拉到A點(diǎn)，OA2cm，則釋放振子后，

4、振子第1次到達(dá)O點(diǎn)所需的時(shí)間為( ) A0.2 s B0.4 s C0.1 s D0.3 s 答案 A 解析 簡諧運(yùn)動(dòng)的周期只跟振動(dòng)系統(tǒng)本身的性質(zhì)有關(guān)，與振幅無關(guān)，題設(shè)兩1種情況振子第1次到達(dá)平衡位置所需的時(shí)間都是振動(dòng)周期的，即都是0.2 s，A正 4確。 5(描述簡諧運(yùn)動(dòng)的物理量)(多選)如圖所示是一做簡諧運(yùn)動(dòng)的物體的振動(dòng)圖象，下列說法正確的是( ) 2 s 102振動(dòng)周期是A 2 s內(nèi)物體的位移是10 cm 第2個(gè)10BC物體的振動(dòng)頻率為25 Hz D物體的振幅是10 cm 答案 BCD 解析 振動(dòng)周期是完成一次全振動(dòng)所用的時(shí)間，由題圖可知振動(dòng)周期是41012 s，又f，所以f25 Hz，

5、故A錯(cuò)誤，C正確；簡諧運(yùn)動(dòng)的物體在偏離平衡位 T置的正方向或負(fù)方向最大位移的大小表示物體的振幅，由題圖可知，物體的振幅A2 s內(nèi)物體的初位置是x10 cm，故D正確；第2個(gè)10處，末位置是平10 cm衡位置，位移是10 cm，故B正確。 6(簡諧運(yùn)動(dòng)的周期性和對稱性)如圖所示，一質(zhì)點(diǎn)沿水平直線做簡諧運(yùn)動(dòng)，先后以相同速度通過a、b兩點(diǎn)，經(jīng)歷時(shí)間t1 s，過b點(diǎn)后再經(jīng)t1 s質(zhì)點(diǎn)第ab一次反向通過b點(diǎn)。若在這兩秒內(nèi)質(zhì)點(diǎn)所通過的路程是8 cm，該質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)周期為_，振幅為_。 答案 4 s 4 cm 解析 沿直線的簡諧運(yùn)動(dòng)是以平衡位置為中心的對稱性運(yùn)動(dòng)，因?yàn)橥ㄟ^a、b兩點(diǎn)時(shí)的速度相同，所以a、b連線

6、的中點(diǎn)O必是振動(dòng)的平衡位置。根據(jù)簡諧運(yùn)動(dòng)的對稱性可知，質(zhì)點(diǎn)從b點(diǎn)返回a點(diǎn)所用的時(shí)間必與從a點(diǎn)到b點(diǎn)所用的時(shí)間相同，即tt1 s，質(zhì)點(diǎn)從a點(diǎn)經(jīng)左方最大位移處d再返回a點(diǎn)所用的時(shí)間tadabaab必與質(zhì)點(diǎn)從b點(diǎn)經(jīng)右方最大位移處c再返回b點(diǎn)所用的時(shí)間t相等，即ttbcbadabcbt1 s。綜上所述，質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)周期為Ttttt4 s。 adabaabbcb abs2由圖和簡諧運(yùn)動(dòng)的對稱性可知，質(zhì)點(diǎn)在一個(gè)周期內(nèi)通過的路程為s bc)28 cm16 cm2，所以質(zhì)點(diǎn)的振幅為A4 cm。 2bc2ad2(ab 47(簡諧運(yùn)動(dòng)表達(dá)式的理解)一個(gè)小球和輕質(zhì)彈簧組成的系統(tǒng)，按x11?8t cm的規(guī)律振動(dòng)。 ?5

7、sin 4?(1)求該振動(dòng)的周期、頻率、振幅和初相； 5?8t cm，求它們的相位差。 ?5sinx(2)另一簡諧運(yùn)動(dòng)的表達(dá)式為 24? 1答案 (1) s 4 Hz 5 cm (2) 442解析 (1)已知8 rad/s，由得， T11T s，f4 Hz，A5 cm，。 14T4(2)由(t)(t)得， 11225。 44B組：等級(jí)性水平訓(xùn)練 8(周期、振幅)有一個(gè)在光滑水平面內(nèi)的彈簧振子，第一次用力把彈簧壓縮x后釋放讓它振動(dòng)，第二次把彈簧壓縮2x后釋放讓它振動(dòng)，則先后兩次振動(dòng)的周期之比和振幅之比分別為( ) A11 11 B11 12 2 14 1 21DC14 B 答案 彈簧的壓縮量即為

8、振子振動(dòng)過程中偏離平衡位置的最大距離，即振幅，解析 。而對同一振動(dòng)系統(tǒng)，其周期由振動(dòng)系統(tǒng)自身的性質(zhì)決定，與2故振幅之比為1 正確。振幅無關(guān)，故周期之比為11，B，則9(簡諧運(yùn)動(dòng)的周期性和對稱性)一水平彈簧振子做簡諧運(yùn)動(dòng)，周期為T) ( 一定等t時(shí)刻振子運(yùn)動(dòng)位移的大小相等、方向相同，則t)tA若時(shí)刻和(t 于T的整數(shù)倍一定等ttt時(shí)刻和(t)時(shí)刻振子運(yùn)動(dòng)位移的大小相等、方向相反，則B若T 于的整數(shù)倍 2 t)時(shí)刻振子振動(dòng)的速度一定相等時(shí)刻和C若tT，則在t(tT ，則在若Dtt時(shí)刻和)時(shí)刻彈簧的長度一定相等t(t 2C 答案本題可以結(jié)合彈簧振子的運(yùn)動(dòng)示意圖和振動(dòng)圖象進(jìn)行分析。如圖所示，解析 的整

9、數(shù)倍，三點(diǎn)位移大小相等、方向相同，顯然、abct不一定等于T圖中的T錯(cuò)誤；在相兩點(diǎn)的位移大小相等、方向相反，、錯(cuò)誤；圖中的故Aad，故Bt 2C的兩個(gè)時(shí)刻，振子只能位于同一位置，其位移相同，速度也相等，隔一個(gè)周期TT，其位)平衡位置除外正確；相隔(的兩個(gè)時(shí)刻，振子的位移大小相等，方向相反 2 置關(guān)于平衡位置對稱，彈簧分別處于壓縮和拉伸狀態(tài)，彈簧的形變量相等，彈簧的長度并不相等，D錯(cuò)誤。 10(綜合)一個(gè)做簡諧運(yùn)動(dòng)的彈簧振子，周期為T，振幅為A，設(shè)振子第一次AA從平衡位置運(yùn)動(dòng)到x處所經(jīng)歷的時(shí)間為t，第一次從最大位移處運(yùn)動(dòng)到x處 122所經(jīng)歷的時(shí)間為t，關(guān)于t與t，以下說法正確的是( ) 221A

10、tt Btt 2112D無法判斷 Ctt21B 答案 B，故解析 作出彈簧振子的x-t圖象，從圖象上可以很直觀地看出：tt21 正確。軸振動(dòng)，平衡位置在坐標(biāo)11(簡諧運(yùn)動(dòng)的周期和振幅)(多選)一簡諧振子沿x40.1 時(shí)刻x0.1 m；t4 s 時(shí)刻振子的位移原點(diǎn)。t0 x0.1 m；ts時(shí)刻x 3) (m。該振子的振幅和周期可能為 8A0.1 m s B0.1 m 8 s 388 s 0.2 m s D0.2 mC 3ACD 答案 T48時(shí)刻，時(shí)，0 x0.1 m，則t s，解析 若振幅A0.1 m，T st 23384，如圖甲0.1 m，有 4 s0.1 m有x，t時(shí)刻，即再經(jīng)過t4 sss

11、Tx 33T4時(shí)刻，x0ts，0.1 AA所示，正確；若mT8 ，時(shí)，s，則m0.1 t 63 8不可能有x0.1 m，所以B錯(cuò)誤；若A0.2 m，T s，t0時(shí)，x0.1 m， 34T48則t s時(shí)刻，可能有x0.1 m，t4 s時(shí)刻，即再經(jīng)過t4 s s sT， 3323可以有x0.1 m，如圖乙所示，C正確；若A0.2 m，T8 s，t0時(shí)刻振子的位4T移x0.1 m，則t s時(shí)刻，可能有x0.1 m，t4 s時(shí)刻，即再經(jīng)過t4 6348Ts s s，可以有x0.1 m，如圖丙所示，D正確。 333 12(描述簡諧運(yùn)動(dòng)的物理量)彈簧振子以O(shè)點(diǎn)為平衡位置在B、C兩點(diǎn)間做簡諧運(yùn)動(dòng)，BC相距2

12、0cm，某時(shí)刻振子處于B點(diǎn)，經(jīng)過0.5 s，振子首次到達(dá)C點(diǎn)，求： (1)振子的振幅； (2)振子的周期和頻率； (3)從振子處于B點(diǎn)時(shí)開始計(jì)時(shí)，經(jīng)過5 s振子通過的路程及相對平衡位置O點(diǎn)的位移大小。 答案 (1)10 cm (2)1 s 1 Hz (3)200 cm 10 cm 解析 (1)設(shè)振幅為A，則有2ABC20 cm，所以A10 cm。 點(diǎn)的時(shí)間為周期的一半，C點(diǎn)首次到達(dá)B振子從(2) ；1 s因此T2t1 1 Hz。再根據(jù)周期和頻率的關(guān)系可得f T 40 cm，(3)振子一個(gè)周期內(nèi)通過的路程為4A 5 s內(nèi)通過的路程為則在t 。A540 cm200 cms4 T點(diǎn)的O5 s末振子又回到起始點(diǎn)B，即經(jīng)過5 s，振子相對平衡位置T1 s，故 。位移大小為10 cm?t2? x0.05sin簡諧運(yùn)動(dòng)表達(dá)式的理解和應(yīng)用13()做簡諧運(yùn)動(dòng)的小球按 4? m的規(guī)律振動(dòng)。 (1)求小球振動(dòng)的圓頻率、周期、頻率、振幅和初相位； t1 s時(shí)小球的位移分別是多少？(2)當(dāng)t0.5 s、21 0.05 m答