高中物理(新人教版)選擇性必修一同步習(xí)題：簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)(同步習(xí)題)【含答案及解析】

第二章機(jī)械振動(dòng)1簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)基礎(chǔ)過(guò)關(guān)練題組一對(duì)彈簧振子的理解1.如圖所示,輕質(zhì)彈簧上端固定,下端懸掛一鋼球,組成一個(gè)振動(dòng)系統(tǒng)。用手把鋼球向上托起一段距離,然后釋放,下列說(shuō)法正確的是()A.鋼球運(yùn)動(dòng)的最高處為平衡位置B.鋼球運(yùn)動(dòng)的最低處為平衡位置C.鋼球速度為零處為平衡位置D.鋼球原來(lái)靜止時(shí)的位置為平衡位置題組二對(duì)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的理解2.下列說(shuō)法中正確的是()A.彈簧振子的運(yùn)動(dòng)是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)B.簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)就是指彈簧振子的運(yùn)動(dòng)C.簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)是勻變速運(yùn)動(dòng)D.簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)是最簡(jiǎn)單、最基本的一種機(jī)械運(yùn)動(dòng)3.關(guān)于簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),下列說(shuō)法正確的是()A.位移的方向總指向平衡位置B.加速度的方向總和位移的方向相反C.位移的方向總和速度的方向相反D.速度的方向總和位移的方向相同4.(2019福建福州長(zhǎng)樂(lè)高級(jí)中學(xué)高二下期末)一質(zhì)點(diǎn)做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),下列說(shuō)法中正確的是()A.若位移為負(fù)值,則速度一定為正值,加速度也一定為正值B.質(zhì)點(diǎn)通過(guò)平衡位置時(shí),速度為零,加速度最大C.質(zhì)點(diǎn)每次通過(guò)平衡位置時(shí),加速度不一定相同,速度也不一定相同D.質(zhì)點(diǎn)每次通過(guò)同一位置時(shí),其速度不一定相同,但加速度一定相同題組三簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的振動(dòng)圖像5.質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的位移x與時(shí)間t的關(guān)系如圖所示,其中不屬于機(jī)械振動(dòng)的是(易錯(cuò))6.(多選)關(guān)于簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的振動(dòng)圖像,下列說(shuō)法中正確的是()A.表示質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的軌跡,是正弦或余弦曲線(xiàn)B.由圖像可判斷任一時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)相對(duì)平衡位置的位移方向C.表示質(zhì)點(diǎn)的位移隨時(shí)間變化的規(guī)律D.由圖像可判斷任一時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)的速度方向7.(多選)如圖所示是一水平彈簧振子做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的振動(dòng)圖像(x-t圖像)。由圖可推斷,振動(dòng)物體()A.在t1和t3時(shí)刻具有相同的速度B.在t3和t4時(shí)刻具有相同的速度C.在t4和t6時(shí)刻具有相同的位移D.在t1和t6時(shí)刻具有相同的速度8.一質(zhì)點(diǎn)做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的圖像如圖所示,在0.1~0.15s這段時(shí)間內(nèi)()A.加速度增大,速度變小,加速度和速度方向相同B.加速度增大,速度變小,加速度和速度方向相反C.加速度減小,速度變大,加速度和速度方向相同D.加速度減小,速度變大,加速度和速度方向相反9.如圖所示是某質(zhì)點(diǎn)做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的振動(dòng)圖像,根據(jù)圖像中的信息,回答下列問(wèn)題:(1)質(zhì)點(diǎn)離開(kāi)平衡位置的最大距離為多大?(2)在1.5s和2.5s兩個(gè)時(shí)刻,質(zhì)點(diǎn)向哪個(gè)方向運(yùn)動(dòng)?(3)質(zhì)點(diǎn)在第2s末的位移是多少?在前4s內(nèi)的路程是多少?

能力提升練題組一簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的振動(dòng)圖像1.(2019吉林延邊二中高二下月考,)如圖所示,彈簧振子做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),在平衡位置O兩側(cè)A、B間振動(dòng)。當(dāng)t=0時(shí),小球位于B點(diǎn),若規(guī)定向右為正方向,則選項(xiàng)圖中哪個(gè)圖像表示小球相對(duì)平衡位置的位移隨時(shí)間變化的規(guī)律()2.(2020浙江寧波高二上期中,)如圖甲所示,彈簧振子中小球運(yùn)動(dòng)的最左端M(最右端N)與平衡位置O間的距離為l,規(guī)定向右為正方向,其振動(dòng)圖像如圖乙所示,下列說(shuō)法正確的是()A.圖乙中x0應(yīng)為lB.0~t1時(shí)間內(nèi)小球由M向O運(yùn)動(dòng)C.t1~T2時(shí)間內(nèi)小球由M向OD.0~T2時(shí)間內(nèi)與T23.(2019福建廈門(mén)湖里區(qū)期中,)如圖所示為某一質(zhì)點(diǎn)在0~4s內(nèi)的振動(dòng)圖像,下列敘述中正確的是()A.該質(zhì)點(diǎn)在2.5s時(shí)向正方向運(yùn)動(dòng)B.該質(zhì)點(diǎn)在2.5s時(shí)加速度方向?yàn)樨?fù)方向C.該質(zhì)點(diǎn)在2s時(shí)加速度最大,且方向?yàn)樨?fù)方向D.該質(zhì)點(diǎn)在5s時(shí)加速度最大,且方向?yàn)樨?fù)方向4.(2020安徽阜陽(yáng)太和中學(xué)高二上月考,)質(zhì)點(diǎn)做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),其x-t圖像如圖。以x軸正方向?yàn)樗俣葀的正方向,該質(zhì)點(diǎn)的v-t關(guān)系是()題組二彈簧振子的有關(guān)計(jì)算5.(2019河南鄭州高二下期末,)如圖所示,一個(gè)質(zhì)量為m=1kg、有小孔的小球連接在輕質(zhì)彈簧的一端,彈簧的另一端固定,該彈簧的勁度系數(shù)k=100N/m,小球套在光滑的桿上,能夠自由滑動(dòng)。不加任何外力時(shí),小球靜止在O點(diǎn)位置?，F(xiàn)將小球向右拉至A點(diǎn),然后由靜止釋放,小球?qū)⒆龊?jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),小球向左運(yùn)動(dòng)的最遠(yuǎn)位置是B點(diǎn)。其中OA=10cm,小球運(yùn)動(dòng)到A點(diǎn)時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能為1J,不計(jì)其他阻力。求:(1)小球在B點(diǎn)的位移大小和加速度大小;(2)小球在振動(dòng)過(guò)程中的最大速度大小。6.(2020吉林白城洮南高二上月考,)如圖所示,一輕質(zhì)彈簧上端系于天花板上,下端掛一質(zhì)量為m的小球,彈簧的勁度系數(shù)為k,將小球從彈簧為自由長(zhǎng)度時(shí)的豎直位置釋放后,小球做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),則:(1)小球從釋放到運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn),下降的高度為多少?(2)小球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)的加速度大小為多少?

答案全解全析基礎(chǔ)過(guò)關(guān)練1.D鋼球原來(lái)靜止時(shí)的位置為平衡位置,鋼球在平衡位置附近做往復(fù)運(yùn)動(dòng),在平衡位置處速度最大,故A、B、C錯(cuò)誤,D正確。2.A彈簧振子的運(yùn)動(dòng)是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),但簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)并不都是彈簧振子的運(yùn)動(dòng),A正確,B錯(cuò)誤;勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)是最簡(jiǎn)單的機(jī)械運(yùn)動(dòng),而簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)是最簡(jiǎn)單、最基本的一種機(jī)械振動(dòng),其運(yùn)動(dòng)的加速度時(shí)刻變化,故C、D均錯(cuò)誤。3.B簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)位移的初始位置是平衡位置,所以簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)中位移的方向總是背離平衡位置的,而加速度的方向總是指向平衡位置的,故A選項(xiàng)錯(cuò)誤,B選項(xiàng)正確;位移方向與速度方向可能相同,也可能相反,C、D選項(xiàng)錯(cuò)誤。4.D做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)每次通過(guò)同一位置時(shí),加速度、位移相同,速度方向可能相同也可能相反,A、C錯(cuò)誤、D正確;質(zhì)點(diǎn)通過(guò)平衡位置時(shí),速度最大,加速度為零,B錯(cuò)誤。5.DA、B、C三圖所示質(zhì)點(diǎn)均在某一位置附近做往復(fù)運(yùn)動(dòng),均為機(jī)械振動(dòng);而D所示的質(zhì)點(diǎn)沒(méi)有往復(fù)運(yùn)動(dòng)過(guò)程,不屬于機(jī)械振動(dòng),選D。易錯(cuò)警示將機(jī)械振動(dòng)與簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)混為一談,從而造成錯(cuò)解。需明確簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)只是機(jī)械振動(dòng)中最簡(jiǎn)單、最基本的一種運(yùn)動(dòng),簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的x-t圖像具有對(duì)稱(chēng)性,但機(jī)械振動(dòng)的x-t圖像不一定具有對(duì)稱(chēng)性。6.BCD簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的振動(dòng)圖像表示質(zhì)點(diǎn)的位移隨時(shí)間變化的規(guī)律,不是運(yùn)動(dòng)軌跡,A錯(cuò)誤,C正確;由圖像可以判斷任一時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)的位移和速度方向,B、D正確。7.BCDt1與t3時(shí)刻物體經(jīng)過(guò)同一位置,運(yùn)動(dòng)方向相反,速度不相同,A錯(cuò);t3與t4時(shí)刻物體經(jīng)過(guò)關(guān)于平衡位置對(duì)稱(chēng)的兩點(diǎn),速度大小相等、方向相同,B對(duì);t4與t6時(shí)刻物體的位移都是-2cm,C對(duì);t1和t6時(shí)刻物體經(jīng)過(guò)關(guān)于平衡位置對(duì)稱(chēng)的兩點(diǎn)且均向正方向運(yùn)動(dòng),速度相同,D對(duì)。8.B由題圖可知,在0.1~0.15s這段時(shí)間內(nèi),質(zhì)點(diǎn)沿負(fù)方向遠(yuǎn)離平衡位置,位移為負(fù)且增大,則加速度增大,速度減小,二者方向相反。故選B。9.答案見(jiàn)解析解析由圖像上的信息,結(jié)合質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)過(guò)程可知:(1)質(zhì)點(diǎn)離開(kāi)平衡位置的最大距離就是|x|的最大值,為10cm。(2)從1.5s到2s這段時(shí)間內(nèi),質(zhì)點(diǎn)位移減小,因此質(zhì)點(diǎn)向平衡位置運(yùn)動(dòng);從2.5s到3s這段時(shí)間內(nèi),位移增大,因此質(zhì)點(diǎn)背離平衡位置運(yùn)動(dòng)。(3)質(zhì)點(diǎn)在第2s末處在平衡位置,因此位移為零,質(zhì)點(diǎn)在前4s內(nèi)完成一次全振動(dòng),其路程為4×10cm=40cm。能力提升練1.D簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的位移是指振動(dòng)物體相對(duì)平衡位置的位移,是從平衡位置到末位置的有向線(xiàn)段。t=0時(shí)刻,小球位于B點(diǎn),位移為正的最大值,小球做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的位移隨著時(shí)間按照余弦規(guī)律變化,選D。2.A結(jié)合甲、乙兩圖可以知道t1時(shí)刻小球的位移為正值且最大,小球位于N點(diǎn),x0應(yīng)為l,A正確;0~t1時(shí)間內(nèi)位移為正值且逐漸增大,小球由O向N運(yùn)動(dòng),B錯(cuò)誤;t1~T2時(shí)間內(nèi)位移為正值且逐漸減小,小球由N向O運(yùn)動(dòng),C錯(cuò)誤;0~T2時(shí)間內(nèi)小球先沿正方向運(yùn)動(dòng)到最大位移處,再沿負(fù)方向運(yùn)動(dòng)到位移為零處,T2~T時(shí)間內(nèi)小球先沿負(fù)方向運(yùn)動(dòng)到負(fù)的最大位移處,3.D根據(jù)振動(dòng)圖像某點(diǎn)切線(xiàn)的斜率表示速度,知t=2.5s時(shí)刻圖線(xiàn)切線(xiàn)的斜率為負(fù),速度為負(fù),說(shuō)明該質(zhì)點(diǎn)在2.5s時(shí)向負(fù)方向運(yùn)動(dòng),A錯(cuò)誤。該質(zhì)點(diǎn)在t=2.5s時(shí)位移方向?yàn)樨?fù)方向,加速度的方向與位移方向相反,所以加速度方向?yàn)檎较?B錯(cuò)誤。該質(zhì)點(diǎn)在2s時(shí)位移為零,加速度為零,故C錯(cuò)誤。該質(zhì)點(diǎn)在5s時(shí)位移最大,且方向?yàn)檎较?故加速度最大,且方向?yàn)樨?fù)方向,D正確。4.B質(zhì)點(diǎn)做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)時(shí),位移、速度都隨時(shí)間周期性變化,且變化的周期相等,C、D項(xiàng)錯(cuò)誤;當(dāng)質(zhì)點(diǎn)由正向最大位移向平衡位置運(yùn)動(dòng)時(shí),速度在增大且速度方向沿x軸負(fù)方向,A項(xiàng)錯(cuò)誤,B項(xiàng)正確。5.答案(1)0.1m10m/s2(2)2m/s解析(1)由于小球在做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),故A、B兩點(diǎn)關(guān)于O點(diǎn)對(duì)稱(chēng),則小球在B點(diǎn)的位移大小x=OB=OA=10cm=0.1m小球在B點(diǎn)時(shí)對(duì)其受力分析,可得FB=kx=ma解得加速度大小a=10m/s2(2)小球在O點(diǎn)所受合力為0,因此在O點(diǎn)時(shí)速度最大。小球在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中機(jī)械能守恒,由A運(yùn)動(dòng)到O的過(guò)程中,彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能,可得EpA