新人教版高中物理選擇性必修第一冊第二章機(jī)械振動1簡諧運(yùn)動作業(yè)含解析 練習(xí)

簡諧運(yùn)動【基礎(chǔ)鞏固】1.(多選)下列運(yùn)動中屬于機(jī)械振動的是 (   )A.小鳥飛走后樹枝的運(yùn)動B.爆炸聲引起窗子上玻璃的運(yùn)動C.勻速圓周運(yùn)動D.豎直向上拋出的物體的運(yùn)動解析:物體或物體的一部分在一個位置附近的往復(fù)運(yùn)動是機(jī)械振動,選項(xiàng)A、B正確.勻速圓周運(yùn)動和豎直向上拋出的物體的運(yùn)動不是機(jī)械振動,選項(xiàng)C、D錯誤.答案:AB2.(多選)下列說法正確的是 (   )A.彈簧振子的平衡位置一定在彈簧的原長位置B.彈簧振子的平衡位置可能在彈簧的原長位置C.彈簧振子的運(yùn)動是簡諧運(yùn)動D.彈簧振子的運(yùn)動是振動,不是簡諧運(yùn)動解析:水平彈簧振子其平衡位置在彈簧原長的位置,而豎直彈簧振子其平衡位置不在彈簧的原長位置,而是在彈力與重力平衡(即合力為0)的位置,故選項(xiàng)A錯誤,選項(xiàng)B正確;彈簧振子的運(yùn)動滿足位移隨時間按正弦函數(shù)規(guī)律變化,是簡諧運(yùn)動,故選項(xiàng)C正確,選項(xiàng)D錯誤.答案:BC3.(多選)關(guān)于簡諧運(yùn)動的振動圖像,下列說法正確的是 (   )A.表示質(zhì)點(diǎn)振動的軌跡是正弦或余弦曲線B.由圖像可判斷任一時刻質(zhì)點(diǎn)相對平衡位置的位移方向C.表示質(zhì)點(diǎn)的位移隨時間變化的規(guī)律D.由圖像可判斷任一時刻質(zhì)點(diǎn)的速度方向解析:振動圖像表示位移隨時間的變化規(guī)律,不是運(yùn)動軌跡,選項(xiàng)A錯誤,選項(xiàng)C正確.由圖像可以判斷任一時刻質(zhì)點(diǎn)的位移方向和速度方向,選項(xiàng)B、D正確.答案:BCD4.下圖是某質(zhì)點(diǎn)做簡諧運(yùn)動的圖像,下列說法正確的是(   )A.因?yàn)檎駝訄D像可由實(shí)驗(yàn)直接得到,所以圖像就是質(zhì)點(diǎn)實(shí)際運(yùn)動的軌跡B.振動圖像反映的是質(zhì)點(diǎn)位移隨時間變化的規(guī)律,并不是質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動的實(shí)際軌跡C.B點(diǎn)的位移就是曲線BC的長度D.質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動到B點(diǎn)時的速度方向即為該點(diǎn)的切線方向解析:振動圖像縱坐標(biāo)表示位移,橫坐標(biāo)表示時間,所以振動圖像反映的是振子位移隨時間的變化規(guī)律,并不是振子運(yùn)動的實(shí)際軌跡,故選項(xiàng)A錯誤,選項(xiàng)B正確.B點(diǎn)的位移等于B點(diǎn)處的縱坐標(biāo),不是曲線BC的長度,故選項(xiàng)C錯誤.振動圖像并不是振子運(yùn)動的軌跡,所以不能說“振子運(yùn)動到B點(diǎn)”,根據(jù)數(shù)學(xué)知識可知,B點(diǎn)切線斜率正負(fù)表示B點(diǎn)的速度方向,而不是切線方向表示速度方向,故選項(xiàng)D錯誤.答案:B5.下圖為彈簧振子的振動圖像,關(guān)于振動質(zhì)點(diǎn)的振動,下列描述正確的是(   )A.質(zhì)點(diǎn)沿如圖所示的曲線運(yùn)動B.圖像描述的是質(zhì)點(diǎn)的位移隨時間變化的規(guī)律C.在0.5~1.5 s內(nèi)質(zhì)點(diǎn)先加速運(yùn)動后減速運(yùn)動D.在1~2 s內(nèi)質(zhì)點(diǎn)先減速運(yùn)動后加速運(yùn)動解析:振動圖像表達(dá)的是質(zhì)點(diǎn)的位移隨時間變化的規(guī)律,不是運(yùn)動軌跡,選項(xiàng)A錯誤,選項(xiàng)B正確;質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動到平衡位置時速度最大,由圖像得出0.5 s時質(zhì)點(diǎn)在平衡位置,1 s時在負(fù)的最大位移處,1.5 s時又回到平衡位置, 2 s時在正的最大位移處,所以在0.5~1.5 s內(nèi)質(zhì)點(diǎn)先減速運(yùn)動后加速運(yùn)動,選項(xiàng)C錯誤;在1~2 s內(nèi)質(zhì)點(diǎn)先加速運(yùn)動后減速運(yùn)動,選項(xiàng)D錯誤.答案:B6.下圖為某質(zhì)點(diǎn)在0~4 s內(nèi)的振動圖像,則(   )A.質(zhì)點(diǎn)在3 s末的位移為2 cmB.質(zhì)點(diǎn)在4 s末的位移為8 cmC.質(zhì)點(diǎn)在4 s內(nèi)的路程為8 cmD.質(zhì)點(diǎn)在4 s內(nèi)的路程為0解析:振動質(zhì)點(diǎn)的位移指的是質(zhì)點(diǎn)離開平衡位置的位移,位移是矢量,有大小,也有方向,因此質(zhì)點(diǎn)在3 s末的位移為-2 cm,選項(xiàng)A錯誤;質(zhì)點(diǎn)在4 s末位移為0,選項(xiàng)B錯誤;路程是指質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動的路徑的長度,質(zhì)點(diǎn)在4 s 內(nèi)的路程應(yīng)該是從平衡位置到最大位移處這段距離的4倍,為8 cm,選項(xiàng)C正確,選項(xiàng)D錯誤.答案:C7.一個質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過平衡位置O,在A、B兩點(diǎn)間做簡諧運(yùn)動,如圖甲所示,它的振動圖像如圖乙所示,設(shè)向右為正方向,則甲乙(1)lOB=　　　　cm. (2)0.2 s末,質(zhì)點(diǎn)的速度方向向　　　　. (3)0.7 s末,質(zhì)點(diǎn)位置在　　　　點(diǎn)與　　　　點(diǎn)之間. (4)質(zhì)點(diǎn)從O點(diǎn)運(yùn)動到B點(diǎn)再運(yùn)動到A點(diǎn)所需時間t=　　　　s. 解析:(1)質(zhì)點(diǎn)在A、B之間做簡諧運(yùn)動,O、B間距為位移的最大值,由圖像可知,位移最大值為5 cm.(2)由振動圖像可知,質(zhì)點(diǎn)在t=0時刻自B點(diǎn)開始向O點(diǎn)運(yùn)動,0.2 s末位于平衡位置,向左運(yùn)動.(3)0.7 s末質(zhì)點(diǎn)位置坐標(biāo)為正值,因而位于O點(diǎn)與B點(diǎn)之間.(4)由振動圖像可知質(zhì)點(diǎn)由O點(diǎn)到B點(diǎn)所需時間為0.2 s,由B點(diǎn)到A點(diǎn)所需時間為0.4 s,所以質(zhì)點(diǎn)從O點(diǎn)運(yùn)動到B點(diǎn)再運(yùn)動到A點(diǎn)所需時間為0.6 s.答案:(1)5　(2)左　(3)O　B　(4)0.68.下圖是某彈簧振子做簡諧運(yùn)動的位移隨時間變化的圖像,求:(1)振動質(zhì)點(diǎn)在從計時時刻起20 s內(nèi)通過的路程;(2)在t=30 s末,振動質(zhì)點(diǎn)的位移.解析:(1)由題圖可知,振動質(zhì)點(diǎn)離開平衡位置的最大距離為 30 cm,在20 s內(nèi)正好走完一個來回,故通過的路程為60 cm.(2)由題圖可知在t=30 s末,振動質(zhì)點(diǎn)的位移大小為30 cm,方向沿x軸的負(fù)方向.答案:(1)60 cm　(2)-30 cm【拓展提高】9.(多選)下圖是質(zhì)點(diǎn)做簡諧運(yùn)動的圖像.由圖像可知 (   )A.t=0時,質(zhì)點(diǎn)位移、速度均為0B.t=1 s時,質(zhì)點(diǎn)位移最大,速度為0C.t=2 s時,質(zhì)點(diǎn)位移為0,速度沿負(fù)方向最大D.t=4 s時,質(zhì)點(diǎn)停止運(yùn)動解析:t=0時,質(zhì)點(diǎn)速度最大,位移為0,選項(xiàng)A錯誤.t=1 s時,質(zhì)點(diǎn)位移最大,速度為0,選項(xiàng)B正確.t=2 s 時,質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過平衡位置,位移為0,速度沿負(fù)方向最大,選項(xiàng)C正確.t=4 s時,質(zhì)點(diǎn)位移為0,速度最大,選項(xiàng)D錯誤.答案:BC10.(多選)一彈簧振子沿x軸振動,最大位移大小為4 cm,振動質(zhì)點(diǎn)的平衡位置位于x軸上的O點(diǎn).圖甲中的a、b、c、d為四個不同的振動狀態(tài):黑點(diǎn)表示振動質(zhì)點(diǎn)的位置,黑點(diǎn)上的箭頭表示運(yùn)動的方向(規(guī)定向右為正方向).根據(jù)圖乙給出的①②③④四條振動圖線,下列說法正確的是(   )甲乙A.若規(guī)定狀態(tài)a時t=0,則圖像為①B.若規(guī)定狀態(tài)b時t=0,則圖像為②C.若規(guī)定狀態(tài)c時t=0,則圖像為③D.若規(guī)定狀態(tài)d時t=0,則圖像為④解析:若規(guī)定質(zhì)點(diǎn)在狀態(tài)a時t=0,此時的位移為 3 cm,且向規(guī)定的正方向運(yùn)動,①符合,選項(xiàng)A正確;若規(guī)定質(zhì)點(diǎn)在狀態(tài)b時t=0,此時的位移為2 cm,且向規(guī)定的負(fù)方向運(yùn)動,②初始位移不對,選項(xiàng)B錯誤;若規(guī)定質(zhì)點(diǎn)在狀態(tài)c時 t=0,此時的位移為-2 cm,且向規(guī)定的負(fù)方向運(yùn)動,③運(yùn)動方向不對,選項(xiàng)C錯誤;若規(guī)定質(zhì)點(diǎn)在狀態(tài)d時 t=0,此時的位移為-4 cm,速度為0,選項(xiàng)D正確.答案:AD11.一個質(zhì)點(diǎn)做簡諧運(yùn)動,它的振動圖像如圖所示,則 (   )A.圖中的曲線部分是質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動軌跡B.有向線段OA是質(zhì)點(diǎn)在t1時間內(nèi)的位移C.有向線段OA在x軸的投影是質(zhì)點(diǎn)在t1時刻的位移D.有向線段OA的斜率是質(zhì)點(diǎn)在t1時刻的速率解析:題圖中的曲線部分是質(zhì)點(diǎn)的位移與時間的對應(yīng)關(guān)系,不是質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動軌跡,故選項(xiàng)A錯誤;質(zhì)點(diǎn)在t1時間內(nèi)的位移,應(yīng)是曲線在t1時刻的縱坐標(biāo),故選項(xiàng)B錯誤,選項(xiàng)C正確;質(zhì)點(diǎn)在t1時刻的速率應(yīng)是t1時刻所對應(yīng)的點(diǎn)的切線的斜率,故選項(xiàng)D錯誤.答案:C12.如圖甲所示,質(zhì)點(diǎn)在B、C兩點(diǎn)間振動,O為BC的中點(diǎn),取向右為正方向,由圖乙中振動圖像可知,t=0.1 s時,質(zhì)點(diǎn)的位置在點(diǎn)　　　　,此后經(jīng)過　　　　 s,質(zhì)點(diǎn)第一次到達(dá)C點(diǎn). 甲乙解析:由振動圖像知,質(zhì)點(diǎn)開始從O點(diǎn)向右運(yùn)動,t= 0.1 s時,又回到O點(diǎn),C點(diǎn)是正向最大位移處,由振動圖像知此后質(zhì)點(diǎn)第一次到達(dá)C點(diǎn)是在0.25 s時,故又經(jīng)過0.15 s,質(zhì)點(diǎn)第一次到達(dá)C點(diǎn).答案:O　0.15 13.下圖為一彈簧振子的振動圖像,求:(1)該簡諧運(yùn)動的表達(dá)式;(2)在2 s末到3 s末這段時間內(nèi)彈簧振子的速度變化情況;(3)該振子在前100 s的位移.解析:(1)該簡諧運(yùn)動的表達(dá)式設(shè)為x=Asin ωt,根據(jù)圖像代入數(shù)據(jù)可得A=5 cm,ω=0.5π rad/s,故該振子簡諧運(yùn)動的表達(dá)式為x=Asin ωt=5sin 0.5πt(cm).(2)2 s末到3 s末這段時間內(nèi),據(jù)圖可知,速度沿負(fù)方向逐漸減小.(3)將t=100 s代入簡諧運(yùn)動表達(dá)式,得x=0,即在前100 s振子的位移為0.答案:(1)x=5sin 0.5πt(cm)(2)速度減小,方向沿負(fù)方向(3)0【挑戰(zhàn)創(chuàng)新】14.下圖所示的三個圖線分別是用不同的傳感器測出的不同物體的振動圖線.從三個圖線可知,三個物體中,最簡單的振動是圖　　　　.圖乙是某人的心電圖,方格紙每個小方格的寬度是0.5 cm,心電圖記錄儀拖動方格紙的速度是1.8 cm/s,則此人的心率是　　　　次/分.       聲帶振動的圖線       心臟跳動的圖線  彈簧振子振動的圖線甲                   乙                丙解析:彈簧振子振動的圖線是簡諧運(yùn)動的圖線,是最簡單的振動;心臟每分鐘跳動的次數(shù)為=72.答案:丙　72