训练6简谐运动-【勤径学升】2024-2025学年高中物理选择性必修第一册同步练测（人教版2019）

◆高中物理·选择性必修第一册（人教版 训练六 简谐运动 正方向，则下列描述试管振动的图像中可 基础练了现固应周 能正确的是 1.(多选)下列运动中属于机械振动的是 A.人说话时声带的振动 B.钟摆的摆动 6.在心电图仪、地震仪等仪器工作过程中，要 C.匀速圆周运动 进行振动记录。如图甲所示是一个常用的 D.竖直向上抛出的物体的运动 记录方法，在弹簧振子的小球上安装一支 2.简谐运动是下列哪一种运动 记录用笔P,在下面放一条白纸带。当小 A.匀变速运动 B.匀速直线运动 球振动时，匀速拉动纸带（纸带速度与振子 C.非匀变速运动 D.匀加速直线运动 振动方向垂直)，笔就在纸带上画出一条曲 3.(多选)在图中，当振子由A 线，如图乙所示。 向O运动时，下列说法正确 B 的是 2 cm :02o4o/60 A.振子的位移在减小 2 em B.振子的运动方向向左 C.振子的位移方向向左 (1)记录用笔P做什么运动？ D.振子的位移在增大 (2)若匀速拉动纸带的速度为1m/s,作出 4.如图甲所示，弹簧振子运动的最左端M(最 P的振动图像。 右端N)到平衡位置的距离为1，规定向右 为正方向，其振动图像如图乙所示，下列说 法中正确的是 -00000000W0W00气 77777777777 M 0 N A.图中x。应为1 B.0~t1时间内振子由M向O运动 C.~)时间内振子由M向O运动 能力练了索养提升 D.0~时间内与~T时间内振子运动 7.(多选)如图所示的弹簧aa●” 方向相反 振子，O点为它的平衡位 òcA 5.装有砂粒的试管竖直静立 置，关于振子的运动，下列说法正确的是 于水面，如图所示，将试管 竖直提起少许，然后由静止 A.振子从A点运动到C点时位移大小为 释放并开始计时，在一定时间内试管在竖 OC,方向向右 直方向近似做简谐运动。若取竖直向上为 B.振子从C点运动到A点时位移大小为 CA,方向向右 14 C.振子从A点运动到C点的过程中，速度 C.点M到达水面时，鱼漂具有向下的加 在增大，加速度在减小 速度 D.振子从A点运动到O点的过程中，速度 D.鱼漂由上往下运动时，速度越来越大 先增大后减小，加速度先减小后增大 11.(多选)轻质弹簧的下端悬挂一个钢球，上 8.如图所示，一升降机在箱 端固定，它们组成了一个振动系统，称为 底装有若干弹簧，设在某 竖直弹簧振子， 次事故中，升降机吊索在 如图甲所示。用 空中断裂，忽略摩擦力， 手把钢球向上托 则升降机在弹簧下端触 起一段距离，然 地后直到最低点的运动过程中 后释放，钢球便 A.升降机的速度不断减小 上下振动。如图乙所示的照片是通过频 B.升降机的加速度不断变大 闪照相得到的，频闪仪每隔0.05s闪光一 C.升降机的加速度最大值等于重力加速 次，闪光的瞬间振子被照亮，从而得到闪 度值 光时小球的位置，相邻两个位置之间的时 D.升降机的加速度最大值大于重力加速 间相隔为0.05s。拍摄时底片从左往右匀 度值 速运动，因此在底片上留下了小球和弹簧 9.(多选)飞机在飞行过程中机翼不停地振 的一系列的像，下列说法正确的是( 动，当进入强对流空域时，强烈的机翼抖动 A.钢球原来静止时的位置就是振子的平 可能会导致飞行安全事故。设机翼上某一 衡位置 个质点以O为中心做简谐运动，位移随时 B.释放钢球的初始位置就是振子的平衡 间变化的图像如图，a、b、c、d表示质点在不 位置 同时刻的相应位置。下列说法正确的是 C,忽略空气阻力，以地面为参考系可以将 ( 钢球的运动看作简谐运动 D.忽略空气阻力，以底片为参考系可以将 钢球的运动看作简谐运动 1234567/8 12.某质点做简谐运动的 Axlem tl×109s 20 d 振动图像如图所示。 40 A.质点通过位置c时速度最大，加速度 根据图像中的信息， 回答下列问题。 -20 为零 B.质点通过位置b时，相对平衡位置的位 (1)质点离开平衡位置的最大距离有 多大？ 移为 (2)质点在10s末和20s末的位移是 C.质点从位置a到位置c和从位置b到位 多少？ 置d所用时间相等 (3)质点在15s和25s时各向什么方向 D.质点从位置a到位置b和从位置b到位 运动？ 置c的平均速度相等 (4)质点在前30s内的运动路程是多少？ 10.某鱼漂的示意图如图所示，O、M、N为鱼 漂上的三个点。当鱼漂静止时，水面恰好 过点O。用手将鱼漂向下压，使点M到达 水面，松手后，鱼漂会上下 运动，上升到最高处时，点 N到达水面。不考虑阻力 的影响，下列说法正确的是 A.鱼漂的运动是简谐运动 B.点O过水面时，鱼漂的加速度最大 15训练五 反冲现象 火箭 基础练巩固应用 1.C 火箭的运动属于反冲运动，而汽车是利用燃料燃烧 获得向前的牵引力从而使汽车前进的，不属于反冲运 动，A错误；由于反冲运动的作用，火箭燃料燃烧产生的 气体给火箭一个反作用力使火箭加速运动，这个反作用 力并不是空气给的，B错误；用枪射击时要用肩部抵住 枪身，这样可以减少反冲的影响，C正确；喷气式飞机是 利用飞机与气体间的相互作用而使飞机运动的，属于反 冲运动，而直升机的运动是利用空气的反作用力原理， 不属于反冲运动，D错误。 2. AB 根据 F△t=△mv可知，增加单位时间内燃气喷射 量可以增大火箭的推力，增大燃气相对于火箭的喷射速 度可以增大火箭的推力，A、B正确；当燃气喷出火箭喷 口的速度相对于地面为零时，燃气相对火箭仍有速度， 仍可使得火箭加速，C错误；火箭发射时获得的推力来 自喷出的燃气与火箭之间的相互作用，D错误。 3.D 根据动量守恒定律，m。、m系统动量守恒，对于题中 的“人船模型”,设板长为l,各自对地的位移为xi、m, 且有mox=mx,x+x=1,以M点为参考，人向右 运动，木板向左运动，D图是正确的。 4.B 由动量守恒定律得，mv-(M-m)v=0,解得 v= M-m,,因此选项B正确。 5.A 燃气从火箭喷口喷出的瞬间，火箭和燃气组成的系 统动量守恒，设燃气喷出后的瞬间，火箭的动量大小为 p,根据动量守恒定律，可得 p—mv?=0,解得 p=mv?= 0.050 kg×600 m/s=30 kg·m/s,选项 A正确。 6.解析(1)小车和橡皮塞组成的系统所受外力之和为 零，系统总动量为零。 以橡皮塞运动的方向为正方向， 根据动量守恒定律，mv+(M-m)v=0, v=-Mmm0=-30.1×2.9m/s=-0.1m/s, 负号表示小车运动方向与橡皮塞运动的方向相反，反冲 速度大小是0.1 m/s。 (2)小车和橡皮塞组成的系统水平方向动量守恒，以橡 皮塞运动的方向为正方向，有 mvcos 60°+(M—m)v"=0, v=-mM-60°=-0.132.9×0.5m/s=-0.05 m/s, 负号表示小车运动方向与橡皮塞运动的方向相反，反冲 速度大小是0.05 m/s。 答案(1)0.1 m/s,方向与橡皮塞运动的方向相反 (2)0.05 m/s,方向与橡皮塞运动的方向相反 能力练素养提升 7.C 航天器除受到推动力外，还受到竖直向下的重力， 要想沿着与月球表面成一倾角的直线加速飞行，合外力 与运动方向相同，推动力不在速度方向上，故 A错误； 匀速运动合外力为零，故推动力向上，应竖直向下喷气， 故B错误，C正确；气流来自航天器燃料，故D错误。 8.D 以导弹飞行的方向为正方向，导弹被战斗机释放后 导弹喷出燃气前后瞬间，根据动量守恒定律得 Mv?= (M-m)0-my,解得o=MM-m,,故选D。 9.AD 章鱼喷水过程所用的时间极短，内力远大于外力， 章鱼和喷出的水组成的系统动量守恒，A 正确；在章鱼 喷水的过程中，章鱼体内的化学能转化为机械能，系统 机械能增加，B错误；以章鱼和喷出的水组成的系统为 研究对象，规定章鱼喷水后瞬间逃跑的方向为正方向， 由动量守恒定律得0=(M-m)v—mv?,可得章鱼喷水 后瞬间逃跑的速度大小为v=M-m°,C错误，D正确。 10.D 本题中的各个速度都是相对于空间站的，不需要 转换，相互作用前系统的总动量为(mA+mg)v?,A将B 向空间站方向轻推后，A的速度变为vA,B的速度变为 vg,动量分别为mAvA、mgvg,根据动量守恒定律得(mA +mg)v?=mAvA+mgvg,故D正确，ABC错误。 11.C 此题属“人船模型”问题，m与M组成的系统在水 平方向上动量守恒，设m在水平方向上对地位移为 a?,M在水平方向上对地位移为x?,因此0=mx?一 Ma?,且x?+a?=tana,联立得x?=(M+mtana,故 选C。 12.解析 玩具蛙跳出时，它和小车组成的系统水平方向 不受外力，动量守恒，车将获得反向速度，之后玩具蛙 将做平抛运动，由相关知识可求得结论。 设玩具蛙以v跳出时，车获得的速度为 v,由动量守恒 定律有mv=Mv', 设蛙从跳出到落到车面上，蛙对地位移为x?,车对地 位移为x?,则x?=ut,?=vt,2st2=h, 且有x?+z?=2, 解得v=2cM+m√。 2(M+m√2答案 训练六 简谐运动 基础练巩固应用 1.AB 物体在平衡位置附近所做的往复运动是机械振 动；圆周运动和竖直上抛运动都没有平衡位置，不是机 械振动。故选AB。 2.C 简谐运动是加速度变化的运动，故C正确。 3.AB 对简谐运动而言，其位移总是相对于平衡位置O 的，所以CD错误；由于振子在O点右侧由 A向O运 动，所以振子的运动方向向左，位移方向向右，位移大小 不断减小，故 AB正确。 4.A 选项 选项分析 判断 A 结合甲、乙两图可以知道t?时刻振子的 位移为正值且最大，振子位于 N,x。应 为l √ B 0～t?时间内位移为正值，且逐渐增大， 振子由O向N运动 × C t~2 间内位移为正值，且逐渐减小， 振子由N向O运动 × 0~二时间内振子先沿正方向运动到最 大位移处，再沿负方向运动到位移为零 D 处，I~T时间内先沿负方向运动到负 的最大位移处，再沿正方向运动到位移 为零处 × 19 5.D 试管在竖直方向上做简谐运动，平衡位置是在其重 力与浮力相等的位置，开始时向上提起试管的距离，就 是其偏离平衡位置的位移，即正向最大位移，故D正确。 6.解析(1)在忽略空气阻力和摩擦阻力的情况下可认为 P的运动为简谐运动。 (2)由图乙可知，P运动的最大位移为2 cm,且其运动具 有周期性，周期为T=3=0.2 s,可作出P的振动图像 如下： *z/cm 2 0 -2 0.2 t/s0.1 答案(1)简谐运动(2)见解析图 能力练素养提升 7.AC 振子从 A点运动到C点时的位移是以O点为起 点，C点为终点，故大小为OC,方向向右，A正确；振子 从C点运动到A点时位移是以O点为起点，A点为终 点，故大小为OA,方向向右，B错误；振子的合外力为弹 簧的弹力，振子从 A点运动到C点的过程和从A点运 动到O点的过程中，弹力都在减小，故加速度都在减小， 速度方向与加速度方向相同，故速度在增大，C正确，D 错误。 8.D 从弹簧接触地面开始分析，升降机做简谐运动(简 化为图中小球的运动),在升降机从 A→0过程中，速度 由 v?增大到最大 vm,加速度由g减小到零，当升降机运 动到A的对称点A'点(OA=OA′)时，速度也变为 v?(方 向竖直向下),加速度为g(方向竖直向上),升降机从O →A'点的运动过程中，速度由最大vm减小到v?,加速度 由零增大到g,从A′点运动到最低点B的过程中，速度 由 v?减小到零，加速度由g增大到a(a>g),故答案为 D选项。 --9-- A开始触地(加速度为g,方向竖直向下) --0平衡位置(速度最大为vn,加速度为零) A(A点的对称位置，加速度为g,方向竖直 向上)速度为u? -B最低点(速度为零，加速度为a>g,方向 竖直向上) 功n 9.AC 质点通过位置c,即平衡位置时，此时速度最大，加 速度为零，故 A正确；x-t 图像是正弦图像，故质点通 A过位置b时，相对平衡位置的位移为 ,故 B错误；质 点从位置a到位置c和从位置b到位置d 所用的时间 相等，均为2×10-2s,故C正确；质点从位置a到位置b 和从位置b到位置c的过程中时间相同但位移大小不 同，故平均速度不同，故D错误。 10.A 鱼漂在水中受到了浮力的作用，由阿基米德原理 可知，浮力的大小与鱼漂进入水面的深度成正比，鱼漂 所受的重力为恒力，以静止时O点所处位置为坐标原 点，则合力的大小与鱼漂的位移大小成正比，方向总是 与位移方向相反，所以鱼漂做简谐运动，故 A正确；点 O过水面时，鱼漂到达了平衡位置，所受合力为零，加 速度最小，故 B错误；点M到达水面时，鱼漂达到了向 下的最大位移，所受合力方向向上，所以具有向上的加 速度，故C错误；由简谐运动的特点可知，鱼漂由上往 下运动时，速度先增大后减小，故D错误。 11.AC 钢球的平衡位置是弹力和重力相平衡的位置，也 就是静止时所处的位置，钢球在释放的初始位置时，合 力是竖直向下的，此位置不是平衡位置，选项A正确， B错误；忽略空气阻力，以地面为参考系，可以将钢球 在竖直方向上的运动看作简谐运动；而以底片为参考 系时，钢球还参与水平方向的匀速直线运动，则钢球的 运动不是简谐运动，选项C正确，D错误。 12.解析 (1)质点离开平衡位置的最大距离等于质点的 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?=20 cm,20 s末的位 移x?=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15s时向负方向运动，同理可知，在 25 s时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振动了 20 cm,又返回平衡位置，最后又到达负方向 20 cm处， 故质点在前 30s内的路程为60 cm。 答案(1)20 cm (2)20 cm 0(3)负方向 负方向 (4)60 cm 训练七 简谐运动的描述 基础练巩固应用 1.BD 振幅是标量，故选项A错误；周期和频率互为倒 数，即T=1,,故选项 B正确；简谐运动的周期、频率由 系统本身决定，与振幅没有关系，故选项C错误，D 正确。 2.B △φ=(at+ga)-(at+gA)=gp-φA=4π,i说明振 B4π, 4π,动 A滞后振动 ,或者说振动 B超前振动 由于A的位移在10 cm和-10 cm之间变化，B的位移 在8 cm和一8 cm之间变化，故有位移相等的时刻，故 选项 B正确，ACD错误。 3.B 简谐运动的质点，先后以同样大小的速度通过 A、B 两点，则可判定这两点关于平衡位置O点对称，所以质 点由A到O的时间与由O到B的时间相等。那么平衡 位置O到B点的时间t?=2ss,因过 B点后再经过t= 1 s质点以方向相反、大小相同的速度再次通过 B点，则 有从B点到最大位置的时间t?=2s,因此，质点振动 的周期是T=4×(t?+t?)=4 s,质点总路程的一半，即 A=2 cm=6 cm,故B正确，ACD为振幅。所以振幅为 错误。 4.ABC 对比简谐运动表达式 x= Asin(wt+g)= Asin(2πft+φ)可知，振幅为 A=3 cm,频率为f= 2.5 Hz,初相为φ=4,ABC正确；t=1 s时的位移为 a=3sin(5m×1+4)=-322cm,D错误。 20