高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册简谐运动的描述课后测评

这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册简谐运动的描述课后测评，共6页。试卷主要包含了1-2，4s，第一次到达点M，再经过0，0s，过B点后再经过t=0等内容，欢迎下载使用。
一：知识精讲归纳
考点一、弹簧振子
1．机械振动：物体或物体的一部分在一个位置附近的往复运动，简称振动．
2．弹簧振子：小球和弹簧组成的系统．
考点二、弹簧振子的位移—时间图像(x－t图像)
1．用横坐标表示振子运动的时间(t)，纵坐标表示振子离开平衡位置的位移(x)，描绘出的图像就是位移随时间变化的图像，即x－t图像，如图1所示．
图1
2．振子的位移：振子相对平衡位置的位移．
3．图像的物理意义：反映了振子位置随时间变化的规律，它不是(选填“是”或“不是”)振子的运动轨迹．
考点三、简谐运动
1．简谐运动：质点的位移与时间的关系遵从正弦函数的规律，即它的振动图像(x－t图像)是一条正弦曲线．
2．特点：简谐运动是最简单、最基本的振动，弹簧振子的运动就是简谐运动．
3．简谐运动的图像
(1)描述振动物体的位移随时间的变化规律．
(2)简谐运动的图像是正弦曲线，从图像上可直接看出不同时刻振动质点的位移大小和方向、速度方向以及速度大小的变化趋势．
考点四、振幅
1．概念：振动物体离开平衡位置的最大距离．
2．意义：振幅是表示物体振动幅度大小的物理量，振动物体运动的范围是振幅的两倍．
考点五、周期和频率
1．全振动：一个完整的振动过程称为一次全振动，弹簧振子完成一次全振动的时间总是相同的．
2．周期：做简谐运动的物体完成一次全振动所需要的时间，叫作振动的周期，用T表示．在国际单位制中，周期的单位是秒(s)．
3．频率：周期的倒数叫作振动的频率，数值等于单位时间内完成全振动的次数，用f表示．在国际单位制中，频率的单位是赫兹，简称赫，符号是Hz.
4．周期和频率的关系：f＝eq \f(1,T).周期和频率都是表示物体振动快慢的物理量，周期越小，频率越大，表示振动越快．
5．圆频率ω：表示简谐运动的快慢，其与周期T、频率f间的关系式为ω＝eq \f(2π,T)，ω＝2πf.
考点六、相位
1．概念：描述周期性运动在一个运动周期中的状态．
2．表示：相位的大小为ωt＋φ，其中φ是t＝0时的相位，叫初相位，或初相．
3．相位差：两个相同频率的简谐运动的相位的差值，Δφ＝φ1－φ2.
考点七、简谐运动的表达式
x＝Asin (ωt＋φ0)＝Asin (eq \f(2π,T)t＋φ0)，其中：A为振幅，ω为圆频率，T为简谐运动的周期，φ0
技巧归纳：
一、简谐运动及其图像
1．简谐运动：简谐运动的位移随时间按正弦函数的规律变化，所以不是匀变速运动，而是在变力作用下的非匀变速运动．
2．简谐运动的x－t图像
x－t图像上的x坐标表示振子相对平衡位置的位移，也表示振子的位置坐标．它反映了振子位移随时间变化的规律．
3．由简谐运动的图像获取的信息
(1)任意时刻质点的位移的大小和方向
如图所示，质点在t1、t2时刻的位移分别为x1和－x2.

(2)任意时刻质点的运动方向
根据下一时刻质点的位移确定运动方向，如图中的a点，下一时刻质点离平衡位置更远，故a点对应时刻质点向正方向远离平衡位置运动．
(3)任意时刻质点的速度、加速度、位移的变化情况
根据下一时刻质点的位移，判断是远离还是靠近平衡位置．若远离平衡位置，则速度越来越小，加速度、位移越来越大；若靠近平衡位置，则速度越来越大，加速度、位移越来越小．
二、简谐运动的周期性和对称性
简谐运动是一种周期性的运动，简谐运动的物理量随时间周期性变化，如图4所示，OC＝OD.
图4
(1)时间的对称
①物体来回通过相同两点间的时间相等，即tDB＝tBD.
②物体经过关于平衡位置对称的等长的两线段的时间相等，图中tDB＝tBD＝tCA＝tAC，tOD＝tDO＝tOC＝tCO.
(2)速度的对称
①物体连续两次经过同一点(如D点)的速度大小相等，方向相反．
②物体经过关于O点对称的两点(如C与D)时，速度大小相等，方向可能相同，也可能相反．
(3)位移的对称
①物体经过同一点(如C点)时，位移相同．
②物体经过关于O点对称的两点(如C与D)时，位移大小相等、方向相反．
二：考点题型归纳
题型一：简谐运动的运动特征
1．(2022·湖北石首·高二期中)下列运动中属于机械振动的是( )
A．人趴在地上做俯卧撑 B．水塘里的芦苇在微风作用后的左右摆动
C．五星红旗迎风飘扬 D．钓鱼时浮标在水中的上下浮动
2．(2022·全国·高二课时练习)关于简谐运动的理解，下列说法中正确的是( )
A．简谐运动是匀变速运动 B．周期、频率是表征物体做简谐运动快慢程度的物理量
C．位移减小时，速度增大 D．物体运动方向指向平衡位置时，速度方向与位移方向相反；背离平衡位置时，速度方向与位移方向相同
3．(2022·全国·高二课时练习)下列说法正确的是( )
A．做简谐运动的物体一定做机械振动 B．机械振动就是简谐运动
C．简谐运动就是弹簧振子的运动 D．简谐运动是机械振动中最简单、最基本的一种
题型二：简谐运动的描述(振幅、周期、频率)
4．(2022·全国·高二专题练习)有两个简谐运动，其表达式分别是x1=4sin() cm，x2=5sin() cm，下列说法正确的是( )
A．它们的振幅相同B．它们的周期相同
C．它们的相位差恒定D．它们的振动步调一致
5．(2022·云南·砚山县第三高级中学高二期末)如图所示，一弹簧振子在、间做简谐运动，为平衡位置，间距离为，从到运动一次的时间为，则( )
A．从到振子作了一次全振动 B．振动周期为，振幅为
C．经过两次全振动，振子通过的路程是 D．振子从点开始，经位移是

6．(2022·全国·高二单元测试)如图所示，劲度系数为k的轻弹簧竖直固定在水平地面上，质量为m的小球放在弹簧上端处于静止状态，小球与弹簧未粘连，现用力F竖直向下缓慢压小球，小球向下移动x后撤去力F，小球在竖直方向上做简谐运动。已知重力加速度为g，下列说法正确的是( )
A．x的最大值为 B．小球位于最低点和最高点时加速度相同
C．小球每次经过同一位置时的速度相同 D．弹簧处于原长时，小球的加速度为0
题型三：简谐运动的对称性
7．(2022·山东·临沂市兰山区教学研究室高二期中)弹簧振子做简谐运动，O为平衡位置，当它经过点O时开始计时，经过0.4s，第一次到达点M，再经过0.2s，第二次到达点M，则弹簧振子的周期可能为( )
A．B．1sC．D．2.4s
8．(2022·重庆·西南大学附中高二阶段练习)弹簧振子做简谐运动，O为平衡位置，当它经过点O时开始时时，经过0.5s，第一次到达点M，再经过0.2s第二次到达点M，则弹簧振子的周期可能为( )
A．0.6sB．0.8sC．1.2sD．1.8s
9．(2022·全国·高二专题练习)弹簧振子做简谐振动，若从平衡位置O开始计时，如图，经过0.2s(0.2s小于振子的四分之一振动周期)时，振子第一次经过P点，又经过了0.2s，振子第二次经过P点，则振子的振动周期为( )
A．0.4sB．0.8sC．1.0sD．1.2s
题型四：简谐运动的X-t图像
10．(2022·山西·运城市景胜中学高二阶段练习)甲、乙两个弹簧振子，振动图象如图所示，下列说法不正确的是( )
A．两弹簧振子所受回复力最大值之比一定为F甲：F乙＝2：1 B．甲振子速度为零时，乙振子速度最大
C．甲振子的位移时间关系为 D．在任意2s时间内，甲乙两振子通过的路程均相等
11．(2022·全国·高二专题练习)如图甲所示，弹簧振子以O点为平衡位置，在A、B两点之间做简谐运动，取向右为正方向，振子的位移x随时间t的变化如图乙所示，下列说法正确的是( )
A．t=0.2 s时，振子在O点右侧6 cm处 B．t=0.6 s和t=1.4 s时，振子的速度完全相同
C．t=0.8 s时，振子的速度方向向左 D．t=0.4 s到t=0.8 s的时间内，振子的位移和速度都逐渐减小
12．(2022·海南·高二期末)图1中弹簧振子的平衡位置为O，在A、B两点间做简谐振动，图2是它的振动图像，下列说法正确的是( )
A．小球的振动频率为0.8Hz B．s时，小球加速度正向最大
C．s时，小球的位移为4cm D．s时和s时，小球的位移、速度相同
题型五：简谐运动图像表达式问题
13．(2022·全国·高二)有一个弹簧振子，振幅为，周期为，初始时具有负方向的最大加速度，则它的振动方程是( )
A．B．
C．D．
14．(2022·湖南·高二阶段练习)如图甲所示，弹簧振子以O点为平衡位置，在A、B两点之间做简谐运动。取向右为正方向，振子的位移x随时间t的变化图像如图乙所示，下列说法正确的是( )
A．t=0.8s时，振子的速度方向向右 B．t=0.2s时，振子在O点右侧6cm处
C．t=0.4s到t=1.2s的时间内，振子的加速度方向相同 D．t=0.4s到t=0.8s的时间内，振子的速度先增大后减小
15．(2022·云南省玉溪第三中学高二阶段练习)弹簧振子做简谐运动的振动图像如图所示．下列说法正确的是( )
A．时振子的动能最小 B．内振子的动能在变小
C．内振子的加速度在减小 D．时振子的动能等于最大动能的一半
三：课堂过关精练
一、单选题
16．(2022·山东·肥城市教学研究中心高二期中)关于做简谐运动物体的位移、速度、加速度的关系，下列说法中正确的是( )
A．位移减小时，速度增大，加速度也增大 B．位移方向总跟加速度方向相反，但跟速度方向相同
C．物体远离平衡位置运动时，速度方向跟位移方向相同 D．物体通过平衡位置时，回复力为零，故处于平衡状态
17．(2022·全国·高二专题练习)如图所示，弹簧下端悬挂一钢球，上端固定组成一个振动系统，用手把钢球向上托起一段距离，然后释放，下列说法正确的是( )
A．钢球运动的最高处为平衡位置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D．钢球原来静止时的位置为平衡位置

18．(2022·湖南·高二阶段练习)如图所示，轻质弹簧下挂重力为400N的物体A，轻质弹簧伸长了4cm，再在物体A的下端用细线挂上重力为100N的物体B，弹簧均在弹性限度内。A、B两物体均静止后，将连接A、B两物体的细线剪断，则A在竖直面内做简谐运动，A运动到最高点时弹簧的形变量的大小为( )
A．1cmB．2cmC．3cmD．4cm
19．(2022·山东·广饶一中高二阶段练习)如图所示，一个做简谐运动的质点，先后以同样的速度通过相距20cm的A、B两点，历时1.0s，过B点后再经过t=0.5s质点第二次通过B点，则质点振动的周期是( )
A．1sB．2sC．3sD．4s
20．(2022·新疆维吾尔自治区喀什第六中学高二阶段练习)一质点在竖直方向做简谐运动，取竖直向上为正方向，其运动的图像如图所示，则下列说法正确的是( )
A．质点振动的振幅为16cm B．质点振动的频率为4Hz
C．t=2s时质点的回复力最大 D．t=2s时质点的速度方向向下
21．(2022·湖南湘阴·高二期末)某弹簧振子做简谐运动的振动图像如图所示。若t1、t2时刻振子所处的位置关于平衡位置对称，则下列说法正确的是( )
A．t1、t2时刻，振子的速度大小相等、方向相反 B．t1、t2时刻，振子的加速度大小相等、方向相反
C．t1至t2这段时间，振子和弹簧组成的系统机械能先变小后变大 D．t1至t2这段时间，振子的动能先变小后变大
22．(2022·江苏·东海县教育局教研室高二期中)钓鱼是一种很多人喜欢的休闲娱乐方式，右图为钓鱼时鱼漂的示意图，此时静止在水面上，某次鱼咬钩后将鱼漂往下拉了一小段距离后松口，鱼漂将上下振动，不考虑阻力的影响，若取竖直向上为正方向，下列图像能描述该鱼漂振动情况的是( )
A．B．C．D．