2020年高中物理 第十一章 机械振动 第1节 简谐运动课后课时作业（含解析）新人教版选修3-4

第1节 简谐运动A组：合格性水平训练1.(对机械振动的理解)(多选)下列几种运动中属于机械振动的是()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答案BCD解析机械振动是物体在平衡位置附近的往复运动，乒乓球在地面上的上下运动不是在平衡位置附近的往复运动，不属于机械振动，故A错误；根据机械振动的定义，易知B、C、D正确。2(对弹簧振子的理解)(多选)下列关于弹簧振子的说法中正确的是()A任意的弹簧和任意的小球就可以构成弹簧振子B弹簧振子中小球的振动范围不能超出弹簧的弹性限度C弹簧振子中小球的体积不能忽略D弹簧振子中的小球如果没有外界干扰，一旦振动起来就停不下来答案BD解析理想弹簧振子中弹簧的质量可以忽略，小球体积忽略不计，可看成质点，不计摩擦阻力，如果没有外界干扰，小球一旦振动起来将不会停下来，而且小球振动时，弹簧不能超出弹性限度，故B、D正确，A、C错误。3. (弹簧振子的运动特点)(多选)在图中，当小球由A向平衡位置O运动时，下列说法中正确的是()A小球的位移在减小 B小球的运动方向向左C小球的位移方向向左 D小球的位移在增大答案AB解析小球的位移是相对平衡位置O而言的，由于小球在O点右侧由A向O运动，所以小球的运动方向向左，位移方向向右，位移大小不断减小，故A、B正确，C、D错误。4. (弹簧振子的运动特点)(多选)如图所示，弹簧振子在a、b两点间做简谐运动，在振子从最大位移处a向平衡位置O运动的过程中()A位移方向向左，速度方向向左B位移方向向左，速度方向向右C位移不断增大，速度不断减小D位移不断减小，速度不断增大答案BD解析在振子从最大位移处a向平衡位置O运动的过程中，振子的速度方向向右且不断增大，A、C错误；振子做简谐运动，其位移由平衡位置指向振子所处位置，故该过程中振子的位移方向向左且不断减小，B、D正确。5(简谐运动的图象)(多选)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大小与方向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答案BCD解析简谐运动的图象表示质点的位移随时间变化的规律，而不是运动轨迹，A错误，C正确；由简谐运动的图象可判断任一时刻质点相对平衡位置的位移大小及方向，还可判断任一时刻质点的速度方向，B、D正确。6(简谐运动的图象)装有砂粒的试管竖直静立于水中，部分浸没在水面下，水足够深，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，则如图所示描述试管振动的图象中可能正确的是()答案D解析试管在竖直方向近似做简谐运动，平衡位置是在重力与浮力相等的位置，将试管向上提起一段距离，然后由静止释放并开始计时，则t0时刻，试管位于偏离平衡位置的正向最大位移处。故D正确。7(对简谐运动图象的理解)如图所示为某质点在04s内的振动图象，则()A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内的路程为零答案C解析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末质点的位移为2 m,4 s末质点的位移为零，A、B错误。路程是指质点运动轨迹的长度，在4 s内质点的路程是从平衡位置到最大位移处这段距离的4倍，即为8 m，故C正确，D错误。B组：等级性水平训练8(对简谐运动的理解)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做是简谐运动C物体做简谐运动时的轨迹线一定是正弦曲线D只要振动图象是正弦曲线，物体一定做简谐运动答案D解析简谐运动并不一定是水平方向上的运动，各个方向都有可能，A错误；简谐运动是最简单的振动，只有质点的位移与时间的关系遵从正弦函数规律的振动才是简谐运动，B错误；物体做简谐运动时的xt图象是正弦曲线，但轨迹线不可能是正弦曲线，C错误；若物体振动的图象是正弦曲线，则其一定做简谐运动，D正确。9(简谐运动的特点)(多选)做简谐运动的物体在某段时间内速度越来越大，则这段时间内()A物体的位移越来越大B物体正向平衡位置运动C物体的速度与位移方向相同D物体的速度与位移方向相反答案BD解析做简谐运动的物体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错误，B正确；位移方向是从平衡位置指向物体所在的位置，故物体的速度与位移方向相反，C错误，D正确。10(弹簧振子的振动图象)(多选)如图所示为获取弹簧振子的位移时间图象的一种方法，小球的运动轨迹是往复运动的一段线段，而简谐运动的图象是正弦(或余弦)曲线。下列说法正确的是()A如果纸带不动，作出的振动图象仍然是正弦(或余弦)函数曲线B如果纸带不动，作出的振动图象是一段线段C图示时刻，振子正经过平衡位置向右运动D若纸带运动的速度不恒定，则纸带上描出的仍然是简谐运动的图象答案BC解析当纸带不动时，描出的只是振子在平衡位置两侧往复运动的轨迹，是一段线段，A错误，B正确；由振动图象可以看出，图示时刻振子正由平衡位置向右运动，C正确；只有当纸带匀速运动时，振动图象才是正弦(或余弦)函数曲线，而简谐运动的图象一定是正弦(或余弦)函数曲线，D错误。11.(弹簧振子的振动图象)某弹簧振子的振动图象如图所示。根据图象判断，下列说法正确的是()A第1 s内振子相对平衡位置的位移与速度方向相反B第2 s末振子相对平衡位置的位移为20 cmC第2 s末和第3 s末振子相对平衡位置的位移不相同，但瞬时速度方向相反D第1 s末和第2 s末振子相对平衡位置的位移方向相同，瞬时速度方向相反答案D解析第1 s末振子相对平衡位置的位移方向为正方向，速度方向也为正方向，A错误；第2 s末振子在平衡位置，位移为零，B错误；第3 s末振子相对平衡位置的位移为20 cm，第2 s末振子恰好经过平衡位置，且正向x轴负方向运动，而第3 s末振子瞬时速度刚好为零，C错误；第1 s内和第2 s内振子相对平衡位置的位移方向相同，瞬时速度方向相反，D正确。12.(对简谐运动图象的理解)(多选)如图表示某质点简谐运动的图象，以下关于该质点说法正确的是()At1、t2时刻的速度相同B从t1到t2这段时间内，速度与位移同向C从t2到t3这段时间内，速度增大，位移减小Dt1、t3时刻的速度相同答案BC解析t1时刻质点速度最大，t2时刻质点速度为零，A错误；从t1到t2这段时间内，质点远离平衡位置，其速度、位移方向均背离平衡位置，所以二者方向相同，B正确；从t2到t3这段时间内，质点向平衡位置运动，速度在增大，而位移在减小，C正确；t1和t3时刻质点在平衡位置，速度大小相等，方向相反，D错误。13(弹簧振子的振动图象)图甲为一弹簧振子的振动图象，规定向右的方向为正方向，图乙为弹簧振子的示意图，弹簧振子在F、G之间运动，E是振动的平衡位置，试根据图象分析以下问题：(1)如图乙所示，振子振动的起始位置是_(填“E”“F”或“G”)，从初始位置开始，振子向_(填“左”或“右”)运动。(2)在图甲中，找出图象中的A、B、C、D点各对应振动过程中的哪个位置？A对应_，B对应_，C对应_，D对应_。(3)在t2 s时，振子的速度方向与t0时速度方向_(填“相同”或“相反”)。(4)振子在前4 s内的位移等于_。答案(1)E右(2)GEFE(3)相反(4)0解析(1)由xt图象知，在t0时，振子在平衡位置，故起始位置为E；从t0时刻开始，振子向正方向运动，即向右运动。(2)由xt图象知：B点、D点对应平衡位置E点；A点表示振子位于正向最大位移处，对应G点；C点表示振子位于负向最大位移处，对应F点。(3)t2 s时，xt图线斜率为负，即速度方向为负方向；t0时，斜率为正，速度方向为正方向。故两时刻振子的速度方向相反。(4)4 s末振子回到平衡位置，故振子在前4 s内的位移为零。- 6 -