高中物理 第十一章 第1节 简谐运动练习(含解析)新人教版选修3-4
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高中物理第十一章机械振动1 简谐运动自主练习新人教版选修3-4 编辑整理:尊敬的读者朋友们:这里是精品文档编辑中心,本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的,发布之前我们对文中内容进行仔细校对,但是难免会有疏漏的地方,但是任然希望(高中物理第十一章机械振动1 简谐运动自主练习新人教版选修3-4)的内容能够给您的工作和学习带来便利。
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简谐运动我夯基我达标1.一个弹簧振子做简谐运动,下列说法正确的是( )A.加速度最大时,速度也最大B.速度最大时,位移最大C.位移最大时,加速度最大 D。
位移最小时,速度最大思路解析:由回复力表达式F=-kx可知,做简谐运动的物体位移最大时,所受回复力最大,由F=ma知,物体的加速度最大,由运动特点知,这时物体速度最小,且等于零。
当振子回到平衡位置时,物体速度最大,加速度这时等于零。
答案:CD2。
如图11-1-4所示,轻质弹簧一端固定在地面上,另一端与一薄板连接,薄板的质量不计,板上放一重物。
用手将重物往下压,然后突然将手撤去,则重物被弹离之前的运动情况是( )图11—1—4A.加速度一直增大B.加速度一直减小C.加速度先减小后增大D.加速度先增大后减小思路解析:竖直方向的弹簧振子的振动也是简谐运动,但它的平衡位置在重力与弹力相等的位置,此位置加速度为零.因此从这一位置再将弹簧压缩(或伸长)以后放手,它的加速度是先减小,到达平衡位置以后再增大。
答案:C3.一个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.振子的速度越来越大 B。
振子正在向平衡位置运动C 。
振子的弹性势能越来越大 D.振子的运动方向与位移方向相反 思路解析:在弹簧振子运动的过程中,回复力、加速度、弹性势能均随位移的增大而增大,速度、动能随位移的增大而减小。
【金版教程】高中物理 11-1 简谐运动课时精练 新人教版选修3-41. 下列关于简谐运动的说法中,正确的是( )A .简谐运动是最简单、最基本的振动B .简谐运动的图象是正弦(或余弦)曲线C .弹簧振子的平衡位置一定在弹簧原长处D .振子经过平衡位置时,瞬时速度为零E .简谐运动的轨迹一定是正弦曲线解析:竖直方向运动的弹簧振子,平衡位置处弹簧伸长量x =mg k,C 错;振子经过平衡位置时速度最大,D 错,简谐运动的轨迹为正弦或余弦曲线,E 错。
答案:AB2. 做简谐运动的物体每次经过同一位置时,都具有相同的( )A .加速度B .动能C .位移D .速度 解析:同一位置位移相同,物体受力相同,加速度相同,速度大小以及动能相同,但速度方向有两种可能,A 、B 、C 对,D 错。
答案:ABC3. 在右图中,当振子由A 向平衡位置O 运动时,下列说法正确的是( )A .振子的位移在减小B .振子的运动方向向左C .振子的位移方向向左D .振子的位移大小在增大解析:造成错解的原因就在于对本节中位移的概念把握不准,从而忽视位移的参考点造成的。
本题中位移的参考点应是O 点,所以C 、D 错误。
由于振子在O 点的右侧由A 向O 运动,所以振子的位移方向向右,且大小在不断减小,故正确答案为A 、B 。
答案:AB4. 如图所示是某质点做简谐运动的振动图象,该质点第一次速度达到负向最大的时刻是( )A.0.1 s B.0.2 sC.0.3 s D.0.4 s解析:从振动图象可以看出,t=0时振子位于正最大位移处,0~0.2 s振子从正最大位移运动到负最大位移,速度为负,到达平衡位置即0.1 s时速度最大,0.2 s时振子速度为零,0.3 s时振子速度最大,速度为正,0.4 s时速度为零,选项A正确。
答案:A5. 弹簧振子做简谐运动的图象如图所示,在t1到t2这段时间内( )A.振子速度方向不变,加速度方向不变B.振子速度方向不变,加速度方向改变C.振子速度方向改变,加速度方向不变D.振子速度方向改变,加速度方向改变解析:从振动图象可以看出在t1到t2这段时间内,振子在从正最大位移向负最大位移运动,速度方向不变,加速度方向改变,选项A、C、D错误,选项B正确。
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简谐运动基础过关1.下述说法中正确的是()A.工地上打桩的汽锤的运动是振动B。
电铃在打铃时铃锤的运动是振动C。
人走路时手的运动是振动D。
转动的砂轮的边缘上某点的运动是振动,圆心可以看作是振动中心解析:机械振动指物体在某一位置两侧所做的往复运动,由定义知ABC正确.而砂轮边缘上的点所做的运动不是振动,而是圆周运动。
答案:ABC2。
下列说法中正确的是( )A。
弹簧振子的运动是简谐运动B.简谐运动就是指弹簧振子的运动C。
简谐运动是匀变速运动D。
简谐运动是机械运动中最简单、最基本的一种解析:通过本节的学习可以知道,弹簧振子的运动是简谐运动,但是简谐运动有许多种,如摆钟的摆锤的运动(单摆)、水中的浮标的上下微小的浮动等等;因为简谐运动的回复力不是恒力,所以简谐运动不是匀变速运动;简谐运动是机械振动中最基本、最简单的一种,而不是机械运动中最基本、最简单的一种.答案:A3。
在图11-1-4中,当振子由A向O运动时,下列说法中正确的是( )图11—1—4A.振子的位移在减小 B。
振子的运动方向向左C.振子的位移方向向左 D。
振子的位移大小在增大解析:位移的参考点应是O点,所以C、D错误。
由于振子在O点的右侧由A向O运动,所以振子的位移方向向左,位移的大小在不断地减小。
答案:AB4.在水平方向上做简谐运动的质点,其振动图象如图11-1—5所示。
1.(对应要点一)下列说法中正确的是()A.弹簧振子的运动是简谐运动B.简谐运动就是指弹簧振子的运动C.简谐运动是匀变速运动D.简谐运动是机械运动中最简单、最基本的一种解析:弹簧振子的运动是简谐运动,但简谐运动并不都是弹簧振子的运动,A正确,B 错误;简谐运动是机械振动中最简单最基本的一种,其振动的加速度时刻变化,故C、D均错误。
答案:A2.(对应要点二)如图11-1-12所示是一水平弹簧振子做简谐运动的振动图象(x-t图)。
由图可推断,振动系统()A.在t1和t3时刻具有相同的速度B.在t3和t4时刻具有相同的速度图11-1-12C.在t4和t6时刻具有相同的位移D.在t1和t6时刻具有相同的速度解析:t1与t3两时刻振子经同一位置向相反方向运动,速度不相同,A错;t3与t4两时刻振子经过关于平衡位置的对称点,速度大小相等、方向相同,B对;t4与t6两时刻振子的位移都是-2 cm,C对;t1和t6两时刻振子经过对称点向正方向运动,速度相同,D对。
答案:BCD3.(对应要点三)物体做简谐运动的过程中,有两点A、A′关于平衡位置对称,则物体() A.在A点和A′点的位移相同B.在两点处的速度可能相同C.在两点处的加速度可能相同D.在两点处的动能一定相同解析:根据简谐运动的特点可知关于平衡位置的对称点,物体的位移大小相等,但方向相反,选项A错误;物体的速度大小相等,方向可以相同,也可以相反,故选项B正确;物体的加速度大小相等方向相反,选项C错误;由于速度大小相等,动能自然相同,选项D正确。
答案:BD4.(对应要点三)一弹簧振子在一条直线上做简谐运动,第一次先后经过M、N两点时速度v(v≠0)相同,那么,下列说法正确的是()A.振子在M、N两点受力相同B.振子在M、N两点相对平衡位置的位移相同C.振子在M、N两点加速度大小相等D.从M点到N点,振子先做匀加速运动,后做匀减速运动解析:建立弹簧振子模型如图所示。
简谐运动一、弹簧振子及其位移—时间图象┄┄┄┄┄┄┄┄①1.弹簧振子(1)平衡位置:振子原来静止时的位置。
(2)机械振动:振子在平衡位置附近的往复运动,是一种机械振动,简称振动。
(3)振子模型:如图所示,如果小球与杆之间的摩擦可以忽略,且弹簧的质量与小球相比也可以忽略,则该装置为弹簧振子。
(4)振动特点:振动是一种往复运动,具有周期性和往复性。
2.弹簧振子的位移—时间图象(1)建立坐标系:以小球的平衡位置为坐标原点,沿振动方向建立坐标轴。
规定小球在平衡位置右边时,位移为正,在平衡位置左边时,位移为负。
(2)绘制图象:用频闪照相的方法来显示振子在不同时刻的位置,以横坐标轴代表时间t,纵坐标轴代表位移x,绘制出的图象就是xt图象,是一条正弦函数曲线。
(3)图象的物理意义:反映了振动物体相对平衡位置的位移随时间的变化规律。
[注意] 对振动位移的理解1.振动位移的大小为平衡位置到振子所在位置的距离,方向由平衡位置指向振子所在位置。
2.xt图象中,时间轴上方位移为正、时间轴下方位移为负,位移大小为图线到时间轴的距离。
①[判一判]1.平衡位置即速度为零时的位置(×)2.振子的位移-5 cm小于1 cm(×)3.弹簧振子运动的轨迹是一条正弦(或余弦)曲线(×)4.振子运动的路程越大发生的位移也越大(×)二、简谐运动及其图象的应用┄┄┄┄┄┄┄┄②1.简谐运动的定义:如果质点的位移与时间的关系遵从正弦函数的规律,即它的振动图象(xt图象)是一条正弦曲线,这样的振动叫做简谐运动。
2.简谐运动的特点:简谐运动是最简单、最基本的振动,其振动过程关于平衡位置对称,是一种往复运动。
3.图象的应用:医院里的心电图仪、地震仪中绘制地震曲线的装置。
[说明]1.只要质点的位移随时间按正(余)弦规律变化,这个质点的运动就是简谐运动。
2.简谐运动的图象不是振动质点的轨迹。
高中物理第十一章1简谐运动练习含解析新人教版选修3409032117基础巩固1质点运动的位移x与时间t的关系如图所示,其中不属于机械振动的是()答案:C2下列说法正确的是()A.弹簧振子的运动是简谐运动B.简谐运动就是指弹簧振子的运动C.简谐运动是匀变速运动D.简谐运动是机械运动中最简单、最基本的一种解析:通过本节的学习可以知道,弹簧振子的运动是简谐运动,但是简谐运动有许多种,如摆钟的摆锤的运动(单摆)、水中的浮标的上下微小的浮动等;因为简谐运动的回复力不是恒力,所以简谐运动不是匀变速运动;简谐运动是机械振动中最基本、最简单的一种,而不是机械运动中最基本、最简单的一种。
答案:A3如图所示的弹簧振子,O点为它的平衡位置,当振子从A点运动到C点时,振子离开平衡位置的位移()A.大小为OC,方向向左B.大小为OC,方向向右C.大小为AC,方向向左D.大小为AC,方向向右解析:振子离开平衡位置,以O点为起点,C点为终点,位移大小为OC,方向向右。
答案:B4一质点做简谐运动的x-t图象如图所示,在t1到t2时间内,质点的运动情况是()A.沿负方向运动,且速度不断增大B.沿负方向的位移不断增大C.沿正方向运动,且速度不断增大D.沿正方向运动,且速度不断减小解析:在t1到t2时间内,质点由负向的最大位移处(x轴的下方)向平衡位置运动,即沿正方向运动,位移在不断地减小,速度在不断地增大。
可知选项C正确。
答案:C5下图为某质点做简谐运动的图象,若t=0时,质点正经过O点向B点运动,则下列说法正确的是()A.质点在0.7 s时,正在远离平衡位置运动B.质点在1.5 s时的位移最大C.1.2~1.4 s,质点的位移在增大D.1.6~1.8 s,质点的位移在增大解析:由于位移是指由平衡位置指向质点所在位置的有向线段,故质点在0.7s时的位移方向向右,且正在向平衡位置运动,所以A项错误;质点在1.5s时的位移达到最大,故B项正确;在1.2~1.4s,质点正在远离平衡位置,所以其位移在增加,故C项正确;1.6~1.8s时间内,质点正向平衡位置运动,所以其位移正在减小,故D项错误。
简谐运动课后微练习班级______ 姓名__________ 学号_______1.弹簧振子做简谐运动时,当振子经过同一位置时一定相同的物理量是( )A.速度B.加速度C.动能D.回复力2.做简谐振动的物体,通过平衡位置时,以下哪些物理量有最大值()A .加速度 B.势能 C.速度 D.动能3.弹簧振子在做简谐振动的过程中,振子通过平衡位置时( )A.动能值最大 B.回复力的值最大C.加速度值最小D.位移最大4.一个弹簧振子做简谐运动时,所具有的能量与下列哪个物理量是有关的()A.周期B.振幅C.振子质量D.频率5.关于简谐运动,下列说法正确的是()A.位移的方向总是指向平衡位置B.加速度的方向总是跟位移的方向相反C.位移的方向总是跟速度的方向相反D.速度的方向总是跟位移的方向相同B.若丁表示位移x则甲表示相应的速度vC.若甲表示位移x则丙表示相应的速度vD.若丙表示位移x则乙表示相应的速度v7.关于简谐运动,下列叙述中正确的是()A.物体的运动方向指向平衡位置时,速度方向与位移方向相反B.物体的位移减小时,加速度减小,速度增大C.位移方向总是与加速度方向相反而与速度方向一致D.速度减小时,加速度可能减小,也可能增大8.下列各种运动中,属于简谐振动的是()A.拍皮球时球的往复运动B.寺庙里用圆木不断撞击铜钟,铜钟的运动C.光滑水平面上,一端固定的轻弹簧组成弹簧振子的往复运动D.孩子用力荡秋千,秋千来回运动9.物体做简谐运动时,下列判断中正确的()A.在平衡位置加速度最大B.在平衡位置速度最大C.在运动路径两端速度最大D.在运动路径两端加速度最小10.有关简谐运动回复力,下列观点中正确的是()A.可以是恒力B.可以是方向不变而大小变化的力C.可以是大小不变而方向改变的力D.一定是变力参考答案:1.答案: BCD2.答案: CD解析:平衡位置受到的回复力为零,则加速度为零,物体的位移起点为平衡位置,则平衡位置的位移为零,势能为零,排除AB,而物体通过平衡位置时运动最快,则速度和动能最大,故选CD. 3.答案: AC解析:振子通过平衡位置时速度最大,回复力、加速度、位移都为零,故有A、C项正确。
第十一章第一节基础夯实一、选择题(1~4题为单选题,5、6题为多选题)1.下列运动中不属于机械振动的是(B)A.树枝在风的作用下运动B.竖直向上抛出的物体的运动C.说话时声带的运动D.爆炸声引起窗扇的运动解析:物体在平衡位置附近所做的往复运动属于机械振动;竖直向上抛出的物体到最高点后返回落地,不具有运动的往复性,因此不属于机械振动。
2.简谐运动属于下列哪一种运动(C)A.匀变速运动B.匀速直线运动C.非匀变速运动D.匀加速直线运动解析:简谐运动的速度是变化的,B错。
加速度a也是变化的,A、D错,C对。
3.关于简谐运动,下列说法正确的是(D)A.简谐运动一定是水平方向的运动B.所有的振动都可以看作是简谐运动C.物体做简谐运动时一定可以得到正弦曲线形的轨迹线D.只要振动图象是正弦曲线,物体一定做简谐运动解析:物体的简谐运动并不一定只在水平方向发生,各个方向都有可能发生,A错。
简谐运动是最简单的振动,B错。
做简谐运动的轨迹线并不是正弦曲线,C错。
物体振动的图象是正弦曲线,一定是做简谐运动,D对。
4.(黑龙江牡丹江一中2016年高二下期期中)装有砂粒的试管竖直静浮于水面,如图所示。
将试管竖直提起少许,然后由静止释放并开始计时,在一定时间内试管在竖直方向近似做简谐运动。
若取竖直向上为正方向,则以下描述试管振动的图象中可能正确的是(D)解析:试管在竖直方向上做简谐运动,平衡位置是在重力与浮力相等的位置,开始时,向上提起的距离就是其偏离平衡位置的位移,为正向最大位移,因此应选D。
5.如图所示为一个水平方向的弹簧振子,小球在MN间做简谐运动,O是平衡位置。
关于小球的运动情况,下列描述正确的是(CD)A.小球经过O点时速度为零B.小球经过M点与N点时有相同的加速度C.小球从M点向O点运动过程中,加速度减小,速度增大D.小球从O点向N点运动过程中,加速度增大,速度减小解析:小球经过O点时速度最大,A错;小球在M点与N点的加速度大小相等,方向相反,B错;小球从M向O点运动时,速度增大,加速度减小,C对;小球从O向N运动时,速度减小,加速度增大,D对。
第十一章机械振动1 简谐运动课后篇巩固提升基础巩固1.关于简谐运动,下列说法正确的是( )A.简谐运动一定是水平方向的运动B.所有的振动都可以看作是简谐运动C.物体做简谐运动时一定可以得到正弦曲线形的轨迹线D.只要振动图象是正弦曲线,物体一定做简谐运动,各个方向都有可能发生,选项A错误;简谐运动是最简单的振动,选项B错误;物体做简谐运动的轨迹并不是正弦曲线,选项C错误;若物体的振动图象是正弦曲线,则其一定是做简谐运动,选项D正确。
2.物体做简谐运动的过程中,有两点A,A'关于平衡位置对称,则物体( )A.在A点和A'点的位移相同B.在两点处的速度可能相同C.在两点处的加速度可能相同D.在两点处的动能一定相同,关于平衡位置的对称点,物体的位移大小相等,但方向相反,选项A错误;物体的速度大小相等,方向可以相同,也可以相反,故选项B正确;物体的加速度大小相等,方向相反,选项C错误;由于速度大小相等,因此动能一定相同,选项D正确。
3.如图所示,当振子由A向平衡位置O运动时,下列说法正确的是( )A.振子的位移大小在减小B.振子的运动方向向左C.振子的位移方向向左D.振子的位移大小在增大O点,由于振子在O点的右侧由A向O运动,所以振子的运动方向向左,位移方向向右,且位移大小在不断减小,故A、B 正确。
4.一质点做简谐运动的图象如图所示,在4 s内具有最大负方向速度和具有最大正方向加速度的时刻分别是( )A.1 s,4 sB.3 s,2 sC.1 s,2 sD.3 s,4 s,由图中看是1s时和3s时,在1s时振子将向负最大位移处运动,所以此时速度为负,而3s时速度为正向最大,在2s时和4s时都有最大位移,所以此两时刻都有最大加速度,又因为加速度方向应指向平衡位置,所以在2s时有正方向最大加速度,4s时有负方向最大加速度。
故正确选项为C。
5.一质点做简谐运动的图象如图所示,下列说法正确的是( )A.振动图象是从平衡位置开始计时的B.1 s末速度最大C.1 s末速度沿x轴负方向D.1 s末速度为零t=0时刻,振子处于平衡位置,所以选项A正确;最大位移处是运动方向改变的位置,速度为零,故选项D正确,B、C错误。
11.1简谐运动每课一练(人教版选修3-4)1.下列运动中属于机械振动的是( )A.小鸟飞走后树枝的运动B.爆炸声引起窗子上玻璃的运动C.匀速圆周运动D.竖直向上抛出物体的运动2.做简谐运动的弹簧振子在某段时间内速度越来越大,则这段时间内( )A.振子的位移越来越大B.振子正向平衡位置运动C.振子速度与位移同向D.振子速度与位移方向相反3.关于简谐运动的振动图象,下列说法中正确的是( )A.表示质点振动的轨迹是正弦或余弦曲线B.由图象可判断任一时刻质点相对平衡位置的位移方向C.表示质点的位移随时间变化的规律D.由图象可判断任一时刻质点的速度方向4.如图6 所示是某振子做简谐运动的图象,以下说法中正确的是( )图 6 A.因为振动图象可由实验直接得到,所以图象就是振子实际运动的轨迹B.振动图象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 点时的速度方向即为该点的切线方向图 75.如图7 是用频闪照相的方法获得的弹簧振子的位移—时间图象,下列有关该图象的说法正确的是( )A.该图象的坐标原点建立在弹簧振子的平衡位置B.从图象可以看出小球在振动过程中是沿t 轴方向移动的C.为了显示小球在不同时刻偏离平衡位置的位移,可让底片沿垂直x 轴方向匀速运动D.图象中小球的疏密显示出相同时间内小球位置变化的快慢不同6.如图8 所示为弹簧振子的振动图象,关于振子的振动,下列描述正确的是( )图 8A.振子沿如图所示的曲线运动B.图象描述的是振子的位移随时间变化的规律C.从0.5 s 到1.5 s 内振子先加速运动后减速运动D.从 1 s 到 2 s 内振子先减速运动后加速运动7.如图9 所示为某质点在0~4 s 内的振动图象,则( )图 9A.质点在 3 s 末的位移为 2 mB.质点在 4 s 末的位移为 8 mC.质点在 4 s 内的路程为 8 mD.质点在 4 s 内的路程为零8.在水平方向上做简谐运动的质点,其振动图象如图 10 所示.假设向右的方向为正方向,则物体的位移向左且速度向右的时间段是( )图 10A.0 s 到1 s 内B.1 s 到2 s 内C.2 s 到3 s 内D.3 s 到4 s 内9.一个质点做简谐运动,它的振动图象如图11 所示,则( )图 11A.图中的曲线部分是质点的运动轨迹B.有向线段OA 是质点在t1时间内的位移C.有向线段OA 在x 轴的投影是质点在t1时刻的位移D.有向线段OA 的斜率是质点在t1时刻的瞬时速率10.如图12 所示是质点做简谐运动的图象.由此可知( )图 12A.t=0 时,质点位移、速度均为零B.t=1 s 时,质点位移最大,速度为零C.t=2 s 时,质点位移为零,速度沿负向最大D.t=4 s 时,质点停止运动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 13 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.图乙给出的①②③④四条振动图线,可用于表示振子的振动图象的是( )甲A.若规定状态a 时t=0,则图象为①B.若规定状态b 时t=0,则图象为②C.若规定状态c 时t=0,则图象为③乙图 13题号 1 2 3 4 5 6答案题号7 8 9 10 11答案12.动图象可知,t=0.1 s 时,振子的位置在点,此后经过s,振子第一次到达C 点.图 1413.一个质点经过平衡位置O,在A、B 两点间做简谐运动如图 15 甲,它的振动图象如图乙所示,设向右为正方向,则图 15(1)OB=cm;(2)第0.2 s 末,质点的速度方向向.(3)0.7 s 末,质点位置在点与点之间;(4)质点从O 点运动到B 点再运动到A 点所需时间t=s.14.如图16 所示,简谐运动的图象上有a、b、c、d、e、f 六个点,其中图 16(1)与a 位移相同的点有哪些?(2)与a 速度相同的点有哪些?(3)b 点离开平衡位置的最大距离有多大?参考答案1.AB [物体所做的往复运动是机械振动,A、B 正确.匀速圆周运动和竖直向上抛出物体的运动不是振动.]2.BD [弹簧振子在某段时间内速度越来越大,说明它正向平衡位置运动,故位移越来越小,A 错,B 对;位移方向是从平衡位置指向振子,故二者方向相反,C 错,D 对.]3.BCD [振动图象表示位移随时间的变化规律,不是运动轨迹,A 错,C 对.由图象可以判断某时刻质点的位移和速度方向,B、D 正确.]4.B[振动图象表示振子位移随时间变化的规律,并不是振子运动的实际轨迹,B对,A、C 错.由于图象不是质点的运动轨迹,因此切线的方向并不表示速度的方向.] 5.ACD [从图象中能看出坐标原点在平衡位置,A 对.横轴虽然是由底片匀速运动得到的位移,但已经转化为时间轴,小球只在 x 轴上振动,所以B 错,C 对.因图象中相邻小球之间时间间隔相同,密处说明位置变化慢,D 正确.]6.B [振动图象表达的是振子的位移随时间变化的规律,不是运动轨迹,选项A 错,B对;振子运动到平衡位置时速度最大,由图象得出:0.5 s 时振子在平衡位置,1 s 时在负的最大位移处,1.5 s 时又回到平衡位置,2 s 时在正的最大位移处,所以在 0.5 s 到1.5 s 内振子先减速运动后加速运动,C 错;在 1 s 到2 s 内振子先加速运动后减速运动,D 错.] 7.C [振动质点的位移指的是质点离开平衡位置的位移.位移是矢量,有大小,也有方向.因此 3 s 末的位移为-2 m,A 项错;4 s 末位移为零,B 项错;路程是指质点运动的路径的长度,在4 s内应该是从平衡位置到最大位置这段距离的 4 倍,即为8 m,C项正确,D项错.] 8.D [由于规定向右为正方向,则位移向左表示位移与规定的正方向相反,这段时间应为2 s到3 s或3 s到4 s;又要求速度向右,因此速度应为正.则满足这两个条件的时间段为 3 s 到4 s,D 正确.]9.C [图中的曲线部分是质点的位移与时间的对应关系,不是质点的运动轨迹,故A 错;质点在 t1时间内的位移,应是曲线在 t1时刻的纵坐标,故B 错,C 对;质点在 t1时刻的瞬时速率应是曲线在 t1时刻所对应的曲线的斜率,故D 错.]10.BC[t=0 时,速度最大,位移为零,A错.t=1 s时,位移最大,速率为零,B对.t=2 s 时,质点经过平衡位置,位移为零,速度沿负方向最大,C 对.t=4 s 时,质点位移为零,速度最大,D 错.]1.AD [振子在状态 a 时t=0,此时的位移为 3 cm,且向规定的正方向运动,故选项A 正确;振子在状态 b 时t=0,此时的位移为 2 cm,且向规定的负方向运动,图中初始位移不对,故选项B 错误;振子在状态 c 时t=0,此时的位移为-2 cm,且向规定的负方向运动,图中运动方向不对,故选项C 错误;振子在状态 d 时t=0,此时的位移为-4 cm,速度为零,故选项D 正确.]12.O 0.15分析由振动图象知,振子开始从 O 点向右运动,t=0.1 s 时,又回到点 O,C 点是正向最大位移处,由振动图象知此后振子第一次到达 C 点是在 0.25 s 时,故又经过 0.15 s,振子第一次到达 C 点.13.(1)5 (2) 左 (3)O B (4)0.6分析 (1)质点在 A、B 之间做简谐运动,OB 为位移的最大值,由图象可知,位移最大值为5 cm.(2)由振动图象可知,质点在t=0 时刻自 B 点开始向 O 点运动,第0.2 s 末位于平衡位置,向左运动.(3)0.7 s 末质点位置坐标为正值,因而位于 O 点与B 点之间.(4)由振动图象可知质点由 O 点到B 点所需时间为 0.2 s,由 B 点到 A 点所需时间为 0.4 s,所以质点从 O 点运动到 B 点再运动到 A 点所需时间为 0.6 s.14.(1)b、e、f (2)d、e (3)2 cm分析(1)位移是矢量,位移相同意味着位移的大小和方向都要相同,可知与a 位移相同的点有b、e、f.(2)速度也是矢量,速度相同则要求速度的大小和方向都要相同,可知与 a 速度相同的点有d、e.(3)b 离开平衡位置的最大距离即为振动物体最大位移的大小.由题图知最大距离为 2 cm.。
人教版选修3-4课后作业第十一章机械振动简谐运动一、选择题1.下列说法中正确的是()A.弹簧振子的运动是简谐运动B.简谐运动就是指弹簧振子的运动C.简谐运动是匀变速运动D.简谐运动是最简单、最基本的一种机械运动2.弹簧振子做简谐运动时,下列说法中不正确的是()A.振子通过平衡位置时,加速度一定为零B.振子做减速运动,加速度却在增大C.振子向平衡位置运动时,加速度方向与速度方向相反D.振子远离平衡位置运动时,加速度方向与速度方向相反3.(多选)一弹簧振子做简谐运动,t时刻刚好经过平衡位置,则振子在t+Δt和t-Δt时刻一定相同的物理量有()A.速度B.加速度C.位移D.机械能4.(多选)如图甲所示,一弹簧振子在A、B间振动,取向右为正方向,振子经过O点时开始计时,其振动的x-t图象如图乙所示。
则下列说法中正确的是()A.t2时刻振子在A点B.t2时刻振子在B点C.在t1~t2时间内,振子的位移在增大D.在t3~t4时间内,振子的位移在减小5.如图为一质点做简谐运动的位移随时间变化的图象,由图可知,在t=4 s时刻,质点的()A.速度为零,位移为正的最大值B.速度为零,位移为负的最大值C.速度为正的最大值,位移为零D.速度为负的最大值,位移为零6.(多选)如图所示为某物体做简谐运动的图象,下列说法中正确的是()A.由P→Q位移在增大B.由P→Q速度在增大C.由M→N位移先减小后增大D.由M→N位移始终减小7.某质点做简谐运动的图象如图所示,在0.18 s到0.22 s时间内,质点的()A.速度一定为正,加速度不一定为负B.速度一定为负,加速度一定为正C.速度一定为负,加速度也一定为负D.速度不一定为正,加速度一定为正8.(多选)如图所示的弹簧振子,O点为它的平衡位置。
关于振子的运动,下列说法正确的是()A.振子从A点运动到C点时位移大小为OC,方向向右B.振子从C点运动到A点时位移大小为CA,方向向右C.振子从A点运动到C点的过程中,速度在增大,加速度在减小D.振子从A点运动到O点的过程中,速度先增大后减小,加速度先减小后增大9. (多选)如图所示,一弹簧振子做简谐运动,下列说法中正确的是()A.若位移为负值,则加速度一定为正值B.振子通过平衡位置时,速度为零,位移最大C.振子每次通过平衡位置时,位移相同,速度也一定相同D.振子每次通过同一位置时,其速度不一定相同,但位移一定相同10. (多选)如图所示是用频闪照相的方法获得的弹簧振子的位移—时间图象,下列有关该图象的说法正确的是()A.该图象的坐标原点建立在弹簧振子的平衡位置B.从题图可以看出小球在振动过程中是沿t轴方向移动的C.为了显示小球在不同时刻偏离平衡位置的位移,应让底片沿垂直t轴方向匀速运动D.图象中小球的疏密显示出相同时间内小球位移变化快慢不同11.一弹簧振子沿x轴在[-4,4]区间振动,振子的平衡位置在x轴上的O点。
B.钢球运动的最低处为平衡位置C.钢球速度为零处为平衡位置图1D.钢球原来静止时的位置为平衡位置解析:钢球以平衡位置为中心做往复运动,在平衡位置处速度最大,故A、B、C不正确,D选项正确。
答案:D2.如图2所示,水平方向上有一弹簧振子,O点是其平衡位置,振子在a和b之间做简谐运动,关于振子下列说法正确的是( )图2A.在a点时加速度最大,速度最大B.在O点时速度最大,位移最大C.在b点时位移最大,速度最小D.在b点时加速度最大,速度最大解析:O为弹簧振子振动的平衡位置,其加速度为零,位移为零,速度最大,B错误;振子在a、b两位置,振动的位移最大,加速度最大,速度为零,故A、D错误,C正确。
答案:C3.关于简谐运动的图象,下列说法中正确的是( )A.表示质点振动的轨迹,是正弦或余弦曲线B.由图象可判断任一时刻质点相对平衡位置的位移方向C.表示质点的位移随时间变化的规律D.由图象可判断任一时刻质点的速度方向解析:振动图象表示质点的位移随时间的变化规律,不是运动轨迹,A错C对;由图象可以判断某时刻质点的位移和速度方向, B、D 正确。
答案:BCD4.如图3(a)所示,一弹簧振子在AB间做简谐运动,O为平衡位置。
图(b)是该振子做简谐运动时的x-t图象。
则关于振子的加速度随时间的变化规律,下列四个图象中正确的是( )图3图4解析:设弹簧劲度系数为k,位移与加速度方向相反,由牛顿第二定律得a=-,故C正确。
答案:C5.一简谐运动的图象如图5所示,在0.1~0.15 s这段时间内( ) A.加速度增大,速度变小,加速度和速度的方向相同B.加速度增大,速度变小,加速度和速度方向相反图5C.加速度减小,速度变大,加速度和速度方向相同D.加速度减小,速度变大,加速度和速度方向相反解析:由图象可知,在0.1~0.15 s这段时间内,位移为负且增大,表明物体远离平衡位置运动,则加速度增大,速度减小,二者方向相反。
答案:B6.如图6甲所示为一弹簧振子的振动图象,规定向右的方向为正方向,试根据图象分析以下问题:图6(1)如图乙所示的振子振动的起始位置是________,从初始位置开始,振子向_______(填“右”或“左”)运动。
第十一章机械振动1.简谐运动1.下列运动中属于机械振动的是()A.小鸟飞走后树枝的运动B.爆炸声引起窗子上玻璃的运动C.匀速圆周运动D.竖直向上抛出的物体的运动解析:物体在平衡位置四周所做的往复运动是机械振动,A、B正确;圆周运动和竖直上抛运动不是机械振动。
答案:AB2.下列说法中正确的是()A.弹簧振子的运动是简谐运动B.简谐运动就是指弹簧振子的运动C.简谐运动是匀变速运动D.简谐运动是机械振动中最简洁、最基本的一种解析:只要运动x t图象满足正余弦曲线,该运动即为简谐运动,不肯定只有弹簧振子的运动是简谐运动,B选项错误;争辩水平弹簧振子时,发觉振子(小球)在运动过程中,所受弹簧的弹力在不断变化,依据牛顿其次定律F=ma可知,简谐运动为变加速运动,C选项错。
答案:AD3.如图所示的是某振子做简谐运动的图象,以下说法中正确的是()A.由于振动图象可由试验直接得到,所以图象就是振子实际运动的轨迹B.振动图象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点时的速度方向即为该点的切线方向解析:振动图象表示位移随时间的变化规律,并不是运动轨迹,B正确,A、C错误;切线的方向只表示质点的速度方向与规定的正方向相同还是相反,不表示速度的方向,D错误。
(留意:由于图象不是质点的运动轨迹,因此切线的方向并不表示速度的方向)答案:B4.如图所示,弹簧下端悬挂一钢球,上端固定,它们组成一个振动的系统,用手把钢球向上托起一段距离,然后释放,钢球便上下振动起来,下列说法中正确的是()A.钢球的最低处为平衡位置B.钢球的最高处为平衡位置C.钢球速度为0时的位置为平衡位置D.钢球原来静止时的位置为平衡位置解析:钢球静止时所处的位置为平衡位置,只有D项正确。
答案:D5.如图是用频闪照相的方法获得的弹簧振子的位移—时间图象,下列有关该图象的说法正确的是()A.该图象的坐标原点建立在弹簧振子小球的平衡位置B.从图象可以看出小球在振动过程中是沿t轴方向移动的C.为了显示小球在不同时刻偏离平衡位置的位移,让底片沿垂直x轴方向匀速运动D.图象中小球的疏密显示出相同时间内小球位置变化快慢不同解析:由题图可直观地获得以下信息:①0时刻振子的位置。
3-4(word版可编辑修改)编辑整理:尊敬的读者朋友们:这里是精品文档编辑中心,本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的,发布之前我们对文中内容进行仔细校对,但是难免会有疏漏的地方,但是任然希望(2015-2016高中物理第11章第1节简谐运动同步练习新人教版选修3-4(word版可编辑修改))的内容能够给您的工作和学习带来便利。
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—4基础夯实一、选择题(1~4题为单选题,5、6题为多选题)1.下列运动中不属于机械振动的是( )A.树枝在风的作用下运动B.竖直向上抛出的物体的运动C.说话时声带的运动D.爆炸声引起窗扇的运动答案:B解析:物体在平衡位置附近所做的往复运动属于机械振动;竖直向上抛出的物体到最高点后返回落地,不具有运动的往复性,因此不属于机械振动。
2.简谐运动是下列哪一种运动( )A.匀变速运动B.匀速直线运动C.非匀变速运动D.匀加速直线运动答案:C解析:简谐运动的速度是变化的,B错.加速度a也是变化的,A、D错,C对.3.(河南信阳市罗山中学2014~2015学年高二下学期检测)水平放置的弹簧振子在做简谐运动时()A.加速度方向总是跟速度方向相同B.加速度方向总是跟速度方向相反C.振子向平衡位置运动时,加速度方向跟速度方向相反D.振子向平衡位置运动时,加速度方向跟速度方向相同答案:D解析:弹簧振子在做简谐运动时,加速度方向总是指向平衡位置,则当振子离开平衡位置时,加速度方向与速度方向相反,当振子向平衡位置运动时,加速度方向跟速度方向相同,故A、B、C错误,D正确。
4.(厦门市2013~2014学年高二下学期期末)弹簧振子在做简谐运动,振动图象如图所示,则下列说法正确的是( )A.t1、t2时刻振子加速度大小相等,方向相反B.t1、t2时刻振子的速度大小相等,方向相反C.t2、t4时刻振子加速度大小相等,方向相同D.t2、t3时刻振子的速度大小相等,方向相反答案:B解析:t1与t2两时刻振子经同一位置向相反方向运动,加速度相同,速度方向相反,A错B 对;t2与t4两时刻振子经过关于平衡位置的对称点,速度大小相等、方向相反,C错;t2、t3时刻振子的速度相同,D错。
高中物理第十一章机械振动1 简谐运动课后训练新人教版选修3-4 编辑整理:尊敬的读者朋友们:这里是精品文档编辑中心,本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的,发布之前我们对文中内容进行仔细校对,但是难免会有疏漏的地方,但是任然希望(高中物理第十一章机械振动1 简谐运动课后训练新人教版选修3-4)的内容能够给您的工作和学习带来便利。
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简谐运动基础巩固1.简谐运动是()A.匀速直线运动 B.匀加速运动C.匀变速运动D.变加速运动2.如图所示,小球做简谐运动的过程中,图中两点A、A′关于平衡位置对称,则物体( )A.在A点和A′点的位移相同B.在两点处的速度可能相同C.在两点处的势能一定相同D.在两点处的动能一定相同3.一水平弹簧振子做简谐运动,则下列说法中正确的是()A.若位移为负值,则速度一定为正值B.振子通过平衡位置时,速度为零C.振子每次通过平衡位置时,速度一定相同D.振子每次通过同一位置时,其速度不一定相同4.关于简谐运动的图象,下列说法中正确的是()A.表示质点振动的轨迹是正弦或余弦曲线B.由图象可判断任一时刻质点相对平衡位置的位移方向C.表示质点的位移随时间变化的规律D.由图象可判断任一时刻质点的速度方向5.如图所示为某物体做简谐运动的图象,下列说法中正确的是()A.由P→Q,位移在增大B.由P→Q,速度在增大C.由M→N,位移先减小后增大D.由M→N,位移始终减小能力提升6.如图所示是质点做简谐运动的图象。
由此可知( )A.t=0时,质点位移、速度均为零B.t=1 s时,质点位移最大,速度为零C.t=2 s时,质点位移为零,速度为负向最大值D.t=4 s时,质点停止运动7.已知某人心电图记录仪的出纸速度(纸带移动的速度)是2。
简谐运动
[随堂检测]
1.(多选)下列几种运动属于机械振动的是( )
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.浮于水面上的圆柱形玻璃瓶上下振动
解析:选BCD.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,A错误,B、C、D正确.
2.如图所示的弹簧振子,O点为它的平衡位置,当振子离开O点,再从A点运动到C点时,振子离开平衡位置的位移是( )
A.大小为OC,方向向左B.大小为OC,方向向右
C.大小为AC,方向向左D.大小为AC,方向向右
解析:选B.振子离开平衡位置,以O点为起点,C点为终点,位移大小为OC,方向向右.3.(多选)如图所示为质点P在0~4 s内的振动图象,下列叙述正确的是( )
A.再过1 s,该质点的位移是正向最大
B.再过1 s,该质点的速度方向向上
C.再过1 s,该质点运动到平衡位置
D.再过1 s,该质点的速度为零
解析:选AD.依题意,再经过1 s,振动图象将延伸到正向位移最大处,这时质点的位移为正向最大,质点的速度为零,无方向,A、D正确,B、C错误.
4.如图所示为弹簧振子做简谐运动的图象,下列说法正确的是( )
A.t1时刻振子正通过平衡位置向上运动
B.t2时刻振子的位移最大
C.t3时刻振子正通过平衡位置向下运动
D.该图象是从平衡位置计时画出的
解析:选B.根据图象的斜率等于速度,可知,t1时刻振子的速度为负,说明振子正通过平衡位置沿负方向运动.故A错误;t2时刻振子的位移为负向最大,故B正确;t3时刻振子的速度为正,说明振子正通过平衡位置沿正方向运动,故C错误;t=0时间振子的位移为正向最大,说明该图象是从正向最大位移处计时画出的,故D错误.
[课时作业] [学生用书P85(单独成册)]
一、单项选择题
1.如图,弹簧振子在M、N之间做简谐运动.以平衡位置O为原点,以向右为正方向建立Ox 轴.若振子位于N点时开始计时,则其振动图象为( )
解析:选B.由题意:向右为x正方向时,振子运动到N点时,振子具有正方向最大位移,所以振子运动到N点时开始计时振动图象应是余弦曲线,故B正确,A、C、D错误.
2.下列振动系统不可看做弹簧振子的是( )
A.如图甲所示,竖直悬挂的轻弹簧及小铅球组成的系统
B.如图乙所示,放在光滑斜面上的铁块及轻弹簧组成的系统
C.如图丙所示,光滑水平面上,两根轻弹簧系在一个小钢球组成的系统
D.蹦极运动中的人与弹性绳组成的系统
解析:选D.选项A、B、C都满足弹簧振子的条件,A、B、C不符合题意;选项D中人受空气的阻力不可忽略,且人不能看做质点,故不可看做弹簧振子,D符合题意.
3.如图是用频闪照相的方法获得的弹簧振子的位移-时间图象,下列有关该图象的说法不正确的是( )
A.该图象的坐标原点是建立在弹簧振子(小球)的平衡位置
B.从图象可以看出小球在振动过程中是沿t轴方向移动的
C.为了显示小球在不同时刻偏离平衡位置的位移,让底片沿垂直x轴方向匀速运动
D.图象中小球的疏密显示出相同时间内小球位置变化快慢不同
解析:选B.该图象的坐标原点是建立在弹簧振子的平衡位置,小球的振动过程是沿垂直于t 轴方向移动的,故A对,B错;由获得图象的方法知C对;频闪照相是在相同时间留下的小球的像,因此小球的疏密显示了它的位置变化快慢,D对.
4.如图甲所示,水平的光滑杆上有一弹簧振子,振子以O点为平衡位置,在a、b两点之间做简谐运动,其振动图象如图乙所示.由振动图象可以得知( )
A.在t=0时刻,振子的速度为零
B.在t=0时刻,振子的位置在a点
C.在t=t1时刻,振子的速度为零
D.从t1到t2,振子正从O点向b点运动
解析:选D.由题图知,t=0时刻,振子的速度最大,选项A错误;t=0时刻振子在O点,选项B错误;在t=t1时刻,振子的速度最大,选项C错误;从t1到t2,振子正从平衡位置向正向最大位移处运动,即从O点向b点运动,选项D正确.
5.在水平方向上做简谐运动的质点,其振动图象如图所示.假设向右的方向为正方向,则物体的位移向左且速度向右的时间段是( )
A.0~1 s内B.1~2 s内
C.2~3 s内D.3~4 s内
解析:选D.由于规定向右为正方向,则位移向左表示位移与规定的正方向相反,这段时间应
为2~3 s或3~4 s.因为要求速度向右,因此速度应为正.则满足两个条件的时间间隔为3~4 s,D正确.
6.如图所示为某质点在0~4 s内的振动图象,则( )
A.质点在3 s末的位移为2 m
B.质点在4 s末的位移为8 m
C.质点在4 s内的路程为8 m
D.质点在4 s内的路程为零
解析:选C.振动质点的位移指的是质点离开平衡位置的位移.位移是矢量,有大小,也有方向.因此3 s末的位移为-2 m,A项错误;4 s末位移为零,B项错误;路程是指质点运动的路径的长度,在4 s内的路程应该是从平衡位置到最大位置这段距离的4倍,即为8 m,C项正确,D项错误.
二、多项选择题
7.弹簧振子做简谐运动的图象如图所示,下列说法正确的是( )
A.在第5秒末,振子的速度最大且沿+x方向
B.在第5秒末,振子的位移最大且沿+x方向
C.在第5秒末,振子的加速度最大且沿-x方向
D.在0到5秒内,振子通过的路程为8 cm
解析:选BC.由题图可知第5秒末时,振子处于正的最大位移处,此时有负方向的最大加速度,速度为零,故B、C正确,A错误;在0到5 s内,振子先从平衡位置到正的最大位移,再经平衡位置到负的最大位移,最后从负的最大位移到平衡位置到正的最大位移整个过程路程为10 cm,故D错误.
8.假如蹦床运动员从某一高处下落到蹦床后又被弹回到原来的高度,其整个过程中的速度随时间的变化规律如图所示,其中Oa段和cd段为直线,则根据此图象可知运动员( )
A.在t1~t2时间内所受合力逐渐增大
B.在t2时刻处于平衡位置
C.在t3时刻处于最低位置
D.在t4时刻所受的弹力最大
解析:选BC.由题图可知,在t1~t2时间内运动员速度增大,运动员在向平衡位置运动,合力减小,A错误;t2时刻运动员速度最大,处于平衡位置,B正确;t3时刻速度为零,处于最低位置,C正确;t4时刻速度最大,处于平衡位置,合力为零,所受的弹力不是最大,D错误.9.一弹簧振子沿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.图乙给出的①②③④四条振动图线,可用于表示振子的振动图象的是( )
A.若规定状态a时t=0,则图象为①
B.若规定状态b时t=0,则图象为②
C.若规定状态c时t=0,则图象为③
D.若规定状态d时t=0,则图象为④
解析:选AD.振子在状态a时t=0,此时的位移为3 cm,且向规定的正方向运动,故选项A 正确;振子在状态b时t=0,此时的位移为2 cm,且向规定的负方向运动,图②中初始位移不对,故选项B错误;振子在状态c时t=0,此时的位移为-2 cm,且向规定的负方向运动,图③中运动方向不对,故选项C错误;振子在状态d时t=0,此时的位移为-4 cm,速度为零,故选项D正确.
三、非选择题
10.如图所示是某质点做简谐运动的振动图象,根据图象中的信息,回答下列问题:
(1)质点在第4 s末的位移为多少?
(2)1~3 s内质点的平均速度大小为多少?方向如何?
解析:(1)由x-t图象可以读出第4 s末质点的位移为零.
(2)1~3 s 内质点的位移为20 cm ,1~3 s 内的平均速度大小为v =x t =0.22
m/s =0.1 m/s ,方向沿负方向.
答案:见解析
11.如图所示是某质点做简谐运动的振动图象.根据图象中的信息,回答下列问题:
(1)质点离开平衡位置的最大距离有多大?
(2)质点在10 s 末和20 s 末的位移是多少?
(3)质点在15 s 和25 s 末向什么方向运动?
(4)质点在前30 s 内的运动路程是多少?
解析:(1)质点离开平衡位置的最大距离等于最大位移的大小,由题图看出,此距离为20 cm.
(2)质点在10 s 末的位移x 1=20 cm ,20 s 末的位移x 2=0.
(3)15 s 末质点位移为正,15 s 后的一段时间,位移逐渐减小,故质点在15 s 末向负方向运动,同理可知,25 s 末质点也向负方向运动.
(4)前30 s 质点先是由平衡位置沿正方向运动了20 cm ,又返回平衡位置,最后又到达负方向20 cm 处,故30 s 内的总路程为60 cm.
答案:(1)20 cm (2)20 cm 0 (3)负方向 负方向 (4)60 cm。