2019-2020学年高中物理 第十一章 机械振动练习新人教版选修3-4【共5套32页】

本套资源目录

2019_2020学年高中物理第十一章机械振动第1节简谐运动练习含解析新人教版选修3_4

2019_2020学年高中物理第十一章机械振动第2节简谐运动的描述练习含解析新人教版选修3_4

2019_2020学年高中物理第十一章机械振动第3节简谐运动的回复力和能量练习含解析新人教版选修3_4

2019_2020学年高中物理第十一章机械振动第4节单摆练习含解析新人教版选修3_4

2019_2020学年高中物理第十一章机械振动第5节外力作用下的振动练习含解析新人教版选修3_4

简谐运动

[A组 素养达标]

1．(多选)从运动特点及运动的性质来看，简谐运动是一种( )

A．匀速运动

B．变速运动

C．匀变速运动

D．加速度不断变化的运动

解析：由于做简谐运动的物体位移随时间的变化规律为正弦规律，由此可得，该物体的速度、加速度的大小和方向都做周期性的变化，故A、C错，B、D对．

答案：BD

2．(多选)质点运动的位移x与时间t的关系如图所示，其中做机械振动的是(

)

解析：机械振动的特点是：质点在其平衡位置附近做往复运动，位移发生周期性的变化，由图知，选项A、B、C正确，选项D错误．

答案：ABC

3．(多选)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．振子速度与位移方向相同

D．振子速度与位移方向相反

解析：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所在位置，故二者方向相反，C错，D对．

答案：BD

4．(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

解析：从题图中能看出坐标原点在平衡位置，A对；振动过程中小球只在平衡位置附近做往复运动并不随时间轴而迁移，要显示小球在不同时刻偏离平衡位置的位移，应让底片沿平行t轴方向匀速运动，所以B、C错；因题图中相邻小球之间所经时间相同，密处说明位置变化慢，反之，疏处说明位置变化快，D对．

答案：AD

5．一简谐运动的图象如图所示，在0.1～0.15 s这段时间内该物体(

)

A．位移增大，速度减小，位移和速度方向相同

B．位移增大，速度减小，位移和速度方向相反

C．位移减小，速度增大，位移和速度方向相同

D．位移减小，速度增大，位移和速度方向相反

解析：由题图可知，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，速度为负且减小，位移和速度方向相同．

答案：A

6．(多选)弹簧振子以O点为平衡位置，在水平方向上的A、B两点间做简谐运动，以下说法正确的是(

)

A．振子在A、B两点时的速度为零，位移不为零

B．振子在通过O点时速度的方向将发生改变

C．振子所受的弹力方向总跟速度方向相反

D．振子离开O点的运动总是减速运动，靠近O点的运动总是加速运动

解析：振子在A、B两点时的速度为零，但位移为最大，故A正确．振子经过O点时速度最大，方向不变，故B错误．弹力的方向有时与速度方向相同，故C错误．振子离开O点运动时，加速度方向与速度方向相反，是减速运动；靠近O点运动时，加速度方向与速度方向相同，是加速运动，D正确．

答案：AD

7．一质点做简谐运动的图象如图所示，在前2 s内具有最大负方向速度的时刻是(

)

A．0.5 s B．1 s

C．1.5 s D．2 s

解析：质点经过平衡位置时速度最大，速度方向可以根据切线斜率的正负来判断，也可以根据下一时刻位移的变化来判断，或可以根据简谐运动的过程来判断．该题中，从t＝0到t＝1 s时间内质点向负的最大位移处运动，因此可判断速度方向为负．

答案：A

8．(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．物体在0.2 s时刻与0.4 s时刻的速度相同

B．物体在0.6 s时刻与0.4 s时刻的动能相同

C．0.7～0.9 s时间内物体的加速度在减小

D．在0～0.8 s内物体的路程为8 cm

解析：由图可知，物体在0.2 s与0.4 s时刻都向正x方向运动，速度大小相等，A正确；物体在0.6 s与0.4 s时刻速度大小相等，动能相同，B正确；物体在0.7～0.9 s内加速度在增大，C错误；物体在0～0.8 s内的路程为16 cm，D错误．

答案：AB

9．一个质点经过平衡位置O，在A、B间做简谐运动，如图a所示，它的振动图象如图b所示，设向右为正方向，则：

(1)OB＝________cm；

(2)第0.2 s末质点的速度方向是________，位移大小为________；

(3)第0.7 s时，质点位置在________点与________点之间；

(4)质点从O经B运动到A所需时间t＝________s； (5)质点在0.2 s到0.8 s内运动的路程为________cm.

解析：(1)OB＝5 cm.

(2)在第0.2 s末质点沿x轴负方向运动，即速度向左，此时正处在平衡位置，位移大小为0.

(3)第0.7 s时，质点正由平衡位置向正向最大位移处运动，即在O点与B点之间．

(4)由图象知，由质点O到B需0.2 s，由对称性可知从O经B运动到A所需时间 t＝0.6 s.

(5)由图象知，质点由O点到B点位移为 5 cm，由对称性可知质点在0.2 s到0.8 s的运动路程为15 cm.

答案：(1)5 (2)向左 0 (3)O B (4)0.6 (5)15

[B组 素养提升]

10．(多选)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＝2 s时，质点位移最大、速度为零

C．t＝4 s时，质点位移为零、速度负向最大

D．t＝8 s时，质点停止运动

解析：t＝0时，速度最大，位移为零，A错；t＝2 s时，质点位移最大、速度为零，B对；t＝4 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＝8 s时，质点位移为零，速度最大，D错．

答案：BC

11．装有砂粒的试管竖直静立于水面，如图所示，将管竖直提起少许，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，则下列描述试管振动的图象中可能正确的是(

)

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．故正确答案为D.

答案：D

12．如图所示是某质点做简谐运动的图象，根据图象中的信息，回答下列问题：

(1)质点在第3 s末的位移是多少？质点振动过程中的最大位移为多少？

(2)在前4 s内，质点经过的路程为多少？

解析：(1)由x ­t图象可以读出3 s末质点的位移为－10 cm，振动过程中的最大位移为10 cm.

(2)前4 s内质点先沿正方向由平衡位置运动了10 cm到达正向最大位移处，又沿负方向运动了20 cm到达负向最大位移处，然后又沿正方向运动了10 cm回到平衡位置处，故总路程为40 cm.

答案：(1)－10 cm 10 cm (2)40 cm

[C组 学霸冲刺]

13．(多选)一弹簧振子沿x轴振动，离开平衡位置的最大距离为4 cm，振子的平衡位置位于x轴上的O点．如图甲所示，a、b、c、d为4个不同的振动状态，黑点表示振子的位置，黑点上箭头表示运动的方向；图乙中给出的①、②、③、④四条振动曲线，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：若质点处于a状态时t＝0，则此时x＝＋3 cm，运动方向为正方向，图①对；若质点处于b状态时t＝0，此时x＝＋2 cm，运动方向为负方向，图②错；若质点处于c状态时t＝0，此时x＝－2 cm，运动方向为负方向，故图③错；若质点处于d状态时t＝0，质点位于负向最大，图④对．

答案：AD

简谐运动的描述

[A组 素养达标]

1．(多选)下列关于简谐运动的振幅、周期和频率的说法，正确的是( )

A．振幅是矢量，方向从平衡位置指向最大位移处

B．周期和频率的乘积是一个常数

C．振幅增加，周期必然增加，而频率减小

D．做简谐运动的物体，其频率固定，与振幅无关

解析：振幅是标量，选项A错误；周期与频率互为倒数，即Tf＝1，选项B正确；简谐运动的周期与振幅没有关系，周期的长短由系统本身决定，这就是固有周期，所以选项C错误，D正确．

答案：BD

2．如图所示，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(

)

A．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(A、B点除外)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：B

3.如图所示，弹簧振子的频率为5 Hz，让振子从B位置开始振动，并开始计时，则经过0.12 s时(

)

A．小球位于B、O之间，运动方向向右

B．小球位于B、O之间，运动方向向左

C．小球位于C、O之间，运动方向向右

D．小球位于C、O之间，运动方向向左

解析：因振子频率为5 Hz，则周期为0.2 s，题中所给的时间0.12 s＝35T＜T，而T2＜35T＜34T，因此在0.12 s 时，振子应位于C、O之间且正向O运动，所以选项C正确，A、B、