(四)简谐运动及其图像、简谐运动的回复力及能量-【衡水金卷·先享题】2024-2025学年高二物理选择性必修1同步周测卷（教科版）

U 物耀（整科医）透择性多修第一面第士页（具1万} O 衡水金海·先章驱·高二网步周测移四 物理（胶利版} 选择性必修第一项第2面【共1面] A,弹簧弹力的最大债为mgn8 五组合体动能的最大值为@gsm C6与：硅植后的腰间，组合林的速度大小为如心√受 D.6与a碰撩前的酸间，b的连度大小为mm 拼规 忙名 分题 号 1 3 4 答案 三、非选择题（本思共3小盟，共48分。请按要求笼成下列各题） 县.《们5分)某实验小组同学研究“弹簧振子的动周期和那些因煮有关”的探究过程 知下： D有同学认为弹簧影子的质量越大，惯性越大，周期也应该越大，也有同学认为周则 限劲度系数有关 ②小组议计实险装置如图甲所示，准备选用的器材：力传感器，斯量为m的钩码若干 个，劲度系数为女的轻质弹簧若干个《已知m个劲度系数为·的弹簧串联后的劲度系 数白 ③用力将钩马向下拉一段距离后放手，约码上下振动，通过力传感器可以获得力随时 间的变北关系如图乙所示，改变钩码的个数或用儿个弹簧申联后反复实龄，得到表 一、表二的数据 仅用一积弹簧 研究喝期与质量约关系 纳码的质显 2ma Sw 周期(×) 0.645 0,914 1.116 仪柱一个钩码 乐究周用与为度系数的关系 师废的个数串展) 2 表二 的度系数(N,m 周期s) .845 0,010 1.180 物喱（触科版！选择性必修薰一研 第8页{共4页引 衡水金车·先享照门 ①同学门对实验数据进行分析，归纳后，对地们的假设进行了补充完善。 (1)上途科学探究活动中，属于“制定计划”和“搜集正据”的环节分别是 (填“①““③或“①") (2)用力传摄器观测力商时间的变化关系，其目的是确定振动的 (3)积据表中数据分析可知，博期丁与钩码总质量刚的关系为丁心 (填“w “,丽“或”知“)：周期T与绑簧劲妆系数k的关系为Tc （填““是或 (4)某次采集到的力传感器所受力的大小F陆时间，变化的关系图像如图乙所示，从 图中可以算出弹簧报子报动的堪期T一 。(用表示) 10.《15分)如图甲所示，质量为m的物体B放在水平面上.通过轻弹簧与质量为2m的 物体A连接，凳在整直方尚给物体A一初速度，当特体A运动到最高点时，物体B 与水平面间的作用力刚好为零，从某时刻开始计时，规定向上为正方向，物体A的 位移随时同变化的规佛如图乙所示，已知重力加速度为：，求： (1)物体A的据动打程： 《2)物体B对地面的最大压力的大小。 11,(18分)如阁所示，质量均为m=0.2kg的物块4.b用劲度系数=100N/m的轻州 酱栓接，鉴体整直静止在水平地面上。在：正上方有一个质量电为的物块c,将 自静止释故，与：碰撞后立即粘在→配《硬撞时间极短)，之后的运动过程中B恰好 役有税离地面。已细空气阻力不计，轻弹蓝始终在弹生限度内，重力加速度g一 10m/s,求： (1)整个过程中轻弹簧的量大弹力的大小： (2):与粘合后做荷谐运动的最幅： (3)用开始释放c时，e距离a的高度 商二月步周测荐四 物里[校科唇】选预程必修第一研第4页《其4页]高二周测卷 ·物理（教科版）选择性必修第一册· 高二同步周测卷/物理选择性必修第一册（四） 品题要素一览表 注： 1.能力要求： I.理解能力Ⅱ.推理能力 Ⅲ，分析综合能力V,应用数学处理物理间题的能力V,实验能力 2.学科素养： ①物理观念 ②科学思维③科学探究①科学态度与责任 能力要求 学科素养 预估难度 题号 题型 分 知识点 值 (主题内容) ① ②③④ 档次 系数 单项选择题 6 描述简谐运动的物理量 易 0.85 2 单项选择题 6 回复力的概念、简谐运动 0.85 3 单项选择题 6 振动方程的理解 易 0.80 4 单项选择题 6 简谐运动的振动图像 中 0.75 5 单项选择题 6 弹簧公仔，振动分析 中 0.75 6 单项选择题 6 波形图、能量 中 0.70 7 多项选择题 8 简谐运动的振幅、速度，周期 中 0.65 斜面上弹簧振子运动分析，动量 8 多项选择题 难 0.55 守恒 研究弹簧振子的振动周期和哪 9 非选择题 15 中 0.70 些因素有关 10 非选择题 15 简谐运动、振动图像 中 0.65 11 非选择题 18 弹簧振子与力综合问题 难 0.50 香考答案及解析 一、单项选择题 平衡位置向下运动的位移为x时，鱼漂受到的合力F 1.D【解析】振动物体在平衡位置附近速度较大，四分 =mg-pgS(r十x）,解得F=-pgSx,即F=-kr, 之一周期内质点通过的路程并不一定等于振幅，A项 同理可知鱼漂从平衡位置向上的运动也满足F一 错误：周期是指做简谐运动的质点完成一次全振动所 一kx,鱼漂的振动为简谐运动，A项错误：鱼漂受到重 用的时间，B项错误：一次全振动过程中，质点的位移 力，浮力的作用，重力和浮力的合力为回复力，B项错 大小等于零，C项错误：质点振动一个周期内速度方 误：M点到达水面时，鱼漂位于最低点，鱼漂的动能 向改变2次，因频率是50Hz,则1s内质点的速度方 最小，且等于零，C项正确：N点到达水面时，鱼漂位 向改变100次，D项正确。 于最高点，相对于平衡位置的位移最大，合力最大，根 2.C【解析】设鱼漂静止时水下部分的长度为x,根 据牛顿第二定律可知，鱼漂的加速度最大，D项错误。 据平衡条件得mg=pgSx。,取向下为正方向，鱼漂从 3.C【解析】甲，乙的振幅之比为5a'4a=5:4,A项错 11 ·物理（教科版）选择性必修第一册· 参考答案及解析 误：甲的周期T=磊=品·乙的周期工：=磊=六 时弹簧处于原长，释放时根据牛頓第二定律有mg= 2πbb 2a,根据对称性，物块Q到达最低点时的加速度大 颜率∫=，故甲，乙的振动频率之比为31，B项错 小与初始位置时的加速度大小相等，因此T一g= 误：各自的一个周期内，甲运动的路程1=4×5a m解得T=受mg,A项结误：物块P在0点时弹资 20a,乙运动的路程=4×4a=16a,路程差为s一 伸长量△x=竖，由对称性可知，当物块Q的速度为 =4a,C项正确1=0时刻，甲的相位为号，乙的相位 零时，物块P从O点向右运动的位移也为△x=m坚， 为否，相位差为否D项错误。 绳子拉断后物块P做简谐运动，平衡位置为A点，则 4.D【解析】由图可知，振子的周期T=4s,故振子的 颜率∫=宁=0.25H,A项错误：1=4s时刻振子在 此时振子的振幅A=m,B项正确：物块P从位置 A运动到物块Q到达最低点的过程由能量关系有 正方向的最大位移处，此时振子的加速度为负方向最 大，B项错误：t=8s时刻振子回到正方向最大位移 mg·2△x=E,,绳子拉断后物块P回到位置A时由 处，故0~8s内振子的位移为0，C项错误：=5s时 能量关系有E,=宁，解得物块P回到位置A时 划振子正通过平衡位置，此时加速度为0，振子的速 度达到最大，D项正确。 的速度大小=2gN√ ,C项正确：从绳子被拉断到 5.C【解析】释放瞬间根据牛顿第二定律有2g一mg =ma,所以释放瞬间公仔头部的加速度大小a=g,A 物块P第一次同到位置A的过程所用的时间1=子 项错误：当公仔头部加速度为零时，其速度达到最大， 此时弹簧的弹力等于重力，没有恢复原长，B项错误： =√，D项正确 根据简谐运动的对称性可知，公仔头部运动到最高点 8.AD【解析】由题可知，组合体向上最多运动至弹簧 时的加速度与最低点时的加速度大小相等，方向相 原长处，组合体做简谐振动，其平衡位置了满足 反，即最高点时加速度为g,方向向下，此时弹簧恰好 kx'=3 ngsin8.由简谐运动的对称性知弹簧的最大 处于原长，公仔头部只受重力的作用，所以振幅A 压缩量x.=2x-6 ngsin9,所以弹簧弹力的最大值 之·细=受，C项正确：公仔头部运动至最高点时 k k Fm=kxm=6 ngsin0,A项正确：组合体动能的最大位 弹簧没有弹力，底座对桌面的压力的大小等于底座的 置为平衡位置O点，从O点向上运动至最高点（弹簧 重力，即0.5mg,D项错误。 处于原长)的过程中，由能量守恒定律有E+之k 6.C【解析】铅笔在A,B间做往复运动，白纸上的图 线不是铅笔的运动轨迹，A项错误；一个周期内白纸 =3mgx'sin9,解得E,=9 rgsin0,B项错误：设 2k 移动的距离l=20cm,白纸移动的速度v=0.4m/s, 为碰撞前弹簧的形变量，则有kx=mgsin 0,组合体从 故振子的周期T=人=0,5s,B项错误：振子的振幅 P点运动至最高点（弹簧处于原长）的过程，由能量守 A。=8cm,铅笔在白纸上x=5cm的位置留下痕迹 恒定律有2 ×3m十号kr2=3 mngxsin8,解得v-」 时，振子处于最大位移处，弹簧的弹力F=一kA -0.8N,振子的加速度大小a=F=4m/g,C项 gsin 3k ,C项错误：设碰撞前的瞬间b的速度大 正确：铅笔在x=10cm的位置留下痕迹时，振子处在 小为，由动量守恒定律有2=(2m十m)v,解得 平衡位置，根据能量守恒定律可知，振子的动能E= =gsin95m,D项正确。 E=号A=0,032J,D项结误。 三、非选择题 二、多项选择题 9.(1)②(2分)(2分) 7.BCD【解析】将物块P、Q看成整体，物块P在A点 (2)周期（或频率，2分） ·12 动到最高点时，弹簧是伸长状态，弹力的大小F, (3)m(3分》 (3分) 川g (1分) (4品3分) a,c整体向下运动到最低点时，弹簧是压缩状态，设 此时的弹力为F:,碰后a,c整体在影直方向做简诺 【解析】(1)上述科学探究活动中，属于“制定计划”的 运动，在最高点、最低点的回复力大小相等、方向相 是②环节：属于“搜集证据”的是②环节。 反，则有F,十2ng=F:一2g (1分) (2)用力传感器观测力随时何的变化关系，目的是确 联立解得F,=10N (1分) 定振动的周期。 a,c整体在最低点时，弹簧的弹力最大，所以弹簧的 (3)由表一中数据可知周期的平方与弹簧振子质量成 最大弹力为10N (1分) 正比，即T了心m,故Tac√m:由表二中数据可知，周 (2)a,c粘合后做简谐运动的过程中，设a,c整体在 期的平方与弹簧劲度系数的倒数成正比，即Tx方： 平衡位置时，弹簧的形变量为x,则有2mg=kx (1分) 解得x=0.04m (1分) 设a、c整体在最低点时，弹簧的形变量为x',则有 (④从图乙可以算出弹簧振子振动的周期T=品 F:=kr' (1分) 10.【解析】(1)由图乙可知振幅A=10cm (1分) 解得x=0.1m (1分) 周期T=1s (1分) 故振幅A=x'一x=0.06m (1分) 故圆频率= 2=2 rad/s (1分) (3)设刚开始释放c时，c距离a的高度为h,则c与 a碰前瞬间的速度大小y。=√2gh (1分) 规定向上为正方向，1=0时刻物体A的位移为 c与a磁撞时间极短，由动量守恒定律可得m%= 5cm,所以初相=看 (1分) 210 (1分) 物体A的振动方程为y=Asin(awt十)=10sin(2πd 解得碰后a,c共同的速度大小v1= gh +若）cm (2分) (1分) (2)物体A在最高点时，物体B与水平面间的作用 c碰后的瞬何，弹簧的压缩量= 力刚好为零，此时弹簧的拉力F=g (1分) k 对物体A有2g十F=2ma (2分) 0.02m (1分】 解得a=1.5g (1分) a,c碰后运动至最高点时，弹簧的伸长量1=三 当物体A运动到最低点时，物体B对水平面的压力 最大，由简谐运动的对称性可知，物体A在最低点 g=0.02m k (1分) 时加速度向上，且大小等于1.5g,由牛顿第二定律 从a、c碰后瞬间到反弹至最高点的过程，a、c整体上 有F-2mg=2na (2分) 升的高度h1=x。十x1=0.04m (1分) 解得F=5mg (1分) 由于碰撞瞬间弹簧的压缩量等于碰后运动至最高点 对物体B受力分析，物体B受水平面的最大支持力 时弹簧的伸长量，则两个位置的弹性势能相等，根据 N=F十Ig=6g (1分) (1分) 由牛顿第三定律得F:=N=6g (1分) 机被能守恒定律有号×2m话=2mgh, 11.【解析】(1)b恰好不脱离地面，所以a,c整体向上运 解得h=0.16m (2分)