2.1 简谐运动-【学霸题中题】2024-2025学年新教材高中物理选择性必修第一册(人教版2019) 江苏专用

第二章 机械振动 第1节 简谐运动 第1关练速度 15min为准,你的时间: 振子在M、V之间做简谐运动.以平衡位置0 题型1 机械振动和简谐运动 为原点,建立0x轴,向右为x轴正方向.若振 子位于N点时开始计时,则其振动图像为 1.(2023·海南海口期中)质点运动的位移x与 ( ~ 时间/的关系如图所示,其中不属于机械振动 ( ) 的是 O000000 ##_0# #A##分。分#△ 1 C. D C D B 5.一个质点做简谐运动,其位移随时间变化的 2.下列说法正确的是 x-.图像如图.以位移的正方向为正,该质点 A. 做简谐运动的物体不一定做机械振动 的速度随时间变化的v-1关系图像为( ~。 B. 机械振动就是简谐运动 ### C. 简谐运动就是弹策振子的运动 D. 简谐运动是机械振动中最简单,最基本的 一种 3.某鱼漂的示意图如图所示,0、M.N为鱼漂上 ##4## 的三个点,当鱼漂静止时,水面恰好过点0.用 手将鱼漂向下压,使点V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 ##74#### 水面.不考虑阻力的影响,下列说法不正确的是 _~ ( C D A. 鱼漂的运动是一种机械 6. 某弹策振子的振动图像如图所示,将弹策振 振动 子从平衡位置拉开4cm后放开,同时开始计 B. 点0过水面时,鱼漂的加速 时,则在t=0.15s时 ) 度最小 A. 振字正在做加速度 x/en C. 点V到达水面时,鱼漂具有向下的加速度 D. 鱼漂由上往下运动时,速度先变大后变小 减小的加速运动 题型2 简谐运动的图像 B. 振子正在做加速度 4.(2024·安微合肥一中质检)如图所示,弹窑 增大的减速运动 第二章学霸037 C. 振子速度方向沿x轴正方向 A. 振子偏离平衡位置的最大距离为20cm D. 振子的位移大小一定等于2cm B. 1s末到5s末振子的路程为40cm 第2关练准确率 准确率一90%,你做对 题 C. 2s末和4;末振子的位移相等,运动方向 也相同 7. 如图是甲,乙两个单摆做简谐运动的图像,以 D. 振子在2;内完成一次往复运动 向右的方向作为摆球偏离平衡位置位移的正 方向,从三0时刻起,当甲第一次到达右方最 10. 如图所示,简谐运动的图像上有a、b、c、d、e、 ) 大位移处时,乙在平衡位置的 C /六个点,其中 tm A. 左方,向右运动 B. 左方,向左运动 (1)与a点位移相同的点为 C. 右方,向右运动 D. 右方,向左运动 (2)与a点速度相同的点为 8.(2024·山东济南期末)一根粗细均匀的木 (3)图像上从a点到c点,质点经过的位移 筷,下端绕几圈铁丝,竖直浮在装有水的杯中 为 ,路程为 将不筷向上提一段距离后放手,不筷就在水 练思维宽度 难度别:☆古☆言 中上下振动,以木筷振动的最低点为计时起 点,竖直向上为正方向,木筷离开平衡位置的 11.(2024·湖北联考)如图甲所示,质量相等的 位移为x.速度为v.周期为T.下列图像正确 小球和点光源分别用相同的弹策竖直悬挂 的是 ) 于同一高度,静止时间距为1.竖直放置的光 屏与小球水平间距为2/.小球和光源做小幅 度运动时,在光屏上可观测到小球影子的运 动,以竖直向上为正方向,小球和光源的振 动图像如图乙所示,则 ~ #2一4 9. 如图甲所示,在弹策振子的小球上安装一记 00OTO: K00X 录用的铅笔P,在下面放一条白纸带,当小球 小球 尤 振动时沿垂直于振动方向匀速拉动纸带,铅 # 笔P就在纸带上画出一条振动曲线.若振动 ...:_. 曲线如图乙所示,由图像可知下列说法正确 乙 的是 C ) A.1=0时刻小球处于平衡位置 ! B.(三.时刻光源的加速度方向向上 C.1=1.时刻小球与影子相位差为0 乙 甲 D.(三t.时刻影子的位移为-3A 选择性必修第一册 学霸033 解析：(1)设小球A、C第一次相碰时，小球B的速度为 14.(1)1m/s0.125m(2)0.25m 2s :,考虑到对称性及绳的不可伸长特性，小球A、C沿小球 (3)43t-8 B初速度方向的速度也为，由动量守恒定律得： 解析：(1)由于地面光滑，则m1,m2组成的系统动量守 mo=3mn,由此解得n=3 恒.则有m2=(m,+m2), 代人数据有，=1m/s, (2)当三个小球再次处在同一直线上时，则由动量守恒定 律和机械能守恒定律得 对m,受力分析有，64m, 1 m 则木板运动前右端距弹簧左端的距离有=2，， mto=ma+2mmm2x 2 代人数据解得x,=0.125m. 解得=一3o,=了（三球再次处子同一直线）， (2)木板与弹簧接触以后，对m1,m2组成的系统有，= (m1+m2)a共， Dm=o,4=0(为初始状态，舍去). 所以，三个小球再次处在同一一直线上时，小球B的速度为 对m2有a,=g=1m/s2 当，=，时物块与木板之间即将相对滑动，解得此时的 =3(负号表明与初速度反向). 弹簧压缩量x2=0.25m, (3)当小球A的动能最大时，小球B的速度为0.设此时小 对m,组成的系统根据动能定理有城=(m+ 球A,C的速度大小为，两根绳间的夹角为（如图），则 仍由动量守恒定律和机械能守恒定律得 m:)-2(mtm:) 3 代人数据有=2m (3)物块与木板相对滑动后到两者加速度首次相同的过 程中，木板的加速度始终大于物块的加速度，物块相对木 板始终向右运动，物块的加速度大小始终为，=1m/s2 w。=2 musin 2 方向水平向左，此过程木板先向右速度从，域小到0，再 1 1 反向加速运动到加速度大小等于a1,因弹簧弹力与形变 2m%-2× 2,另外，E,=2m, 量成正比，故此过程木板的减速运动过程与加速运动过 程具有对称性，可知此过程的总时间为2。，木板的末速 由此可解得，小球A的最大动能为B=}m. 度大小等于，木板的位移为零，弹簧的初、末状态的形 此时两根绳间夹角为B=90° 变量相同.故此过程弹簧的初，末状态的弹性势能相等。 (4)小球A、C均以半径L绕小球B做圆周运动 木板的初末动能也相等，由能量守恒定律可知此过程系 当三个小球处在同一直线上时： 统因摩擦转化的内能△U就等于物块减少的动能，设此 以小球B为参考系（小球B的加速度为0，为惯性参考 过程物块的末速度为，则有△U= , 系) 小球4(C)相对于小球B的速度均为 对物块，由速度一时间公式得=22·2。， =Iv-tl=t: 联立有△0=43to-8元 所以，此时绳中拉力大小为 15.(03。(2)3(3)4 房90(4)m号 2r 下=mm 第二章 机械振动 第1节简谐运动 轴负方向运动，4。末振子向x轴正方向运动，运动方向相 反，C错误故选B. 第1关（练速度） 10,(1)b、e、f(2)d,e(3)-2cm4cm 1.D2.D3.C4.A5.A 解析：(1)分析图像可得a,be、f的位移均为Icm.c,d点 6.B解析：在t=0.15s时，振子正在向负的最大位移处运 的位移都是-1cm.故与a点位移相同的点为b.c,f三点 动.加速度在增大，速度在减小，A错、B对：振子的速度方 (2)由(1)可知，图像上的a,b,e、点对应质点运动到同 向沿x轴负方向，C错：在0.1-0.2号内振子做变速运动.故 一位置.图像上的c,d点对应质点运动到关于0点对称 振子的位移大小不等于2m,D错. 的另一位置故以上6个点的速度大小相等再结合图像 第2关（练准璃率）】 可以判断a,b,c,d,e、∫6个点的运动方向分别为向上、向 7.D 下向下，向上，向上和向下，故与点有相同速度的点为 8.C解析：由于木筷在水中做简谐运动.以木筷振动的最低 d和e 点为计时起点，竖直向上为正方向，可知木筷相对于平衡 (3)图像上从a点到c点，质点经过的位移为-1cm- 位置的位移从计时起点开始由负向最大逐渐诚小：速度由 1cm=-2m.从a点到b点，对应质点从正方向1em处 零逐渐增大，方向为正方向，且运动的速度，相对平衡位置 先是到达2em处又返回到1cm处，通过的路程为2cm.从 的位移随时间的关系均为三角函数的波形，结合选项图： b点到c点，对应质点从正方向1cm处经平衡位置运动 可知选C. 到负方向1cm处，通过的路程也为2cm,故从a点到e点 9.B解析：AD.由题图乙可知振子偏离平衡位置的最大距离 总共通过的路程为4m. 为10cm,4s内完成一次往复运动，AD错误：B.1s末到5s 第3关（练思雏宽度） 末振子的路程是振子运动路径的总长，为40cm,B正确： 11,C解析：A.由图乙可知，=0时刻小球处于正向位移最 C.2s末和14末振子位移均为0，位移相同，2s末振子向x 大处，故A错误：B.由图乙可知，t=1,时刻光源位于平衡 选择性必修第一册学霸16 位置，加速度为零，故B错误：C.由图乙可知，小球与光源 2T2T 的振动步调总是相反，由于影子是光源发出的光被小球 则角频率：=TQ3ds,0.1s时刻对应的角度：8- 遮挡后，在屏上留下的阴影，可知影子与小球的振动步调 总是相同，故=2时刻小球与影子相位差为0，故C正 rad:0.2s时刻对应的角度：8，=03×02= 确：D.由图乙可知，1=时光源位于最低点，小球位于最 高点，根据光沿直线传播可知屏上影子的位置也处于最 3md,可知，在Q1s和0.25时刻小球将出现在同一个 高点，即影子位于正方向上的最大位移处，根据几何关系 位置，都在平衡位置的右侧，且不在最大位移处，所以在 有中2解得三4时刻影子的位移为=5，敌 周期为0.18的频闪光源照射下见到的图像可能是C 图.ABD图都是不可能的.故选C D错误.故选C 第2节简谐运动的描述 1.D解析AB若振幅为Q1m,由题意知d=(a+号)7 (n=0,1.2,…) 第1关（速度） 1.D2.D3.D 解得Ts(n=0.1,2… 4.D解析：由两振动方程知，它们的振幅都为6cm,周期 故若振幅为0.1m,振子的周期不可能为0.65、 T=2m。2m 石10=02，相位差4p=石，放A,B,C三项表 0.8s,AB错误： C若振幅为0.2m,1=0时，由简谐运动表达式x= 述正确：但由于它们的相位不同.故振动步调不一致， D项错误 a2an(停4p）m 5.B解析：由振动方程可知，1=0.25s时，x=10sin(5m× 0.25s+π)cm=52cm,则质点在平衡位置的右方，周期为 可知，1=0时x=02in9m=-0.1m,解得e=-元或 6 T=2m-2 。亏“，则此时质点向右运动，故选B 6 6.A解析：简谐运动的表达式为x=Asin(o+p),根据题目 所给条件得A=8cm,仙=2f=T,则x=8sin(mt+p）em.在 当1=1s时，有x=02sin(2y m=0.1m 1=0时，位移是4cm,代入得4=8sin,解得初相p=牙或 将T=4,,=-代人得x=02m(2+e,）m 6 =5”因为1=0时，速度方向沿x轴负方向，即位移在减 6 a2n()加-a2号m1m 小，所以取卫=石则所求的振动方程为二8血 将T=4=-代入得x=02（停+）加 。Tm故选A 5 02a(g）m-a2(号a1m 第2关（练准确率） 故振幅为0,2m,振子的周期不可能为4s,C错误： 7.A解析：小球做简谐运动的平衡位置在0点，振幅为A, 取向下方向为正方向，小球从正向位移最大处开始振动， D.当1=18时，将7=6s,=-夏代人=02sn(2 6 71+ 初相位为受，故简谐运动位移表达式为x=小 (2m /2mT1 )m得x=02in(66m=02in6m=01m, ),故选A 故振幅为0.2m,振子的周期可能为6s,D正确故选D. 12.A解析：A.由图可知，质点做简谐运动的周期是44，在 8.B解析：从平衡位置O处经过时间第一次到达最大位 任意2s的时间内，质点经过的路程都是振幅的两倍，即 移A处，可知从最大位移处第一次到达平衡位置处的时间 4cm,A正确；B.由图可知1=3s时，质点的位移是负向最 也为。，由最大位移经时间。到达平衡位置处的过程是加 大，B错误：C.在t=1s和1=3s两时刻.质点的位移大小 速度减小的加速运动过程，此过程的位移大小为A,所以振 相等.方向相反，C错误：D,=0.5s和1=1.5s两个时刻. 子从最大位移处经过？时间经过的位移大小要小于子 质点的加速度大小相等，方向相同，D错误故选A 13.B解析：由x=2sin5πt(cm)可知，小球甲的运动周期为 所以从最大位移A处经过时间宁时得簧形变位大于振子 5元 s=0.45 要使小球甲与小球乙相退，则小球乙的运动时间为= 位移为}时弹簧形变量，根据弹黄振子运动规律可知，> a2,<2,故选B. 2=02ms(n=1,2,3,…）, 9.B解析：A.当小球1到达最高点时立即释放小球2，则两 球振动的相位相差π，故A错误：B.两个完全相同的弹簧 28 根据自由落体运动规律有h= 5m(n=1,2. 振子1和2，质量相同，相位相差π，则瞬时速度大小始终 3.…),故选B 相等，故动能始终相同，故B正确：C两球的速度始终大小 相等，方向相反或相同.则动量不是始终相同.故C错误： 14.D解析：小球处于平衡位置时.弹簧的伸长量为，=吧 D.同复力F=-:,则回复力大小相等，方向始终指向平衡 托住小球使弹簧处于原长，在1=0时由静止释放，可知此 位置，两球的回复力方向相反，故D错误故选B. 时小球处于最大位移处，小球做简谐运动的振幅为A= 10,C解析：振动的周期是0.3s,而颜闪的周期是0.18，所 以在一个周期内有三幅不同的照片：振动的周期是0.3s, 参考答案学霸17