(四)简谐运动、简谐运动的描述、简谐运动的回复力和能量-【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（人教版）

高二同步周测卷/物理选择性必修第一册 (四】筒谐运动、简诺远动的描述，简诺运动的回复力和能量 (考试时利40分钟，满分100分) 一、单项选择题（木题共小题，每小图？分，共36分，在每小圈给出的四个选项中，只 有一项是符合题日要求的) L.美于描述福情运动的物理量，下列说法正确的是 A.振幅一定等于四分之一周期内质点通过的路四 B.周期是指质点从任一位置出发又国到该位置所用的时间 C,一次金振动过程中，质点的位移大小等于振码的四倍 D,若质点振动的规率是0Hz,1内质点的违度方向改变10次 2.约角可以修身养性，颇受人们喜爱，如图所示为某角源的示意图，角源可混为国住 体。鱼漂受到最小扰动而上下振动，某钓友发观鱼藻向下运动时圈柱体上的点恰 好可以到达水面，向上运动时圆柱体上的N点恰好可以露出水面。忽略水的阻力和 水面被动的影响，下列说法正确的是 A,鱼潭的振动不是简谐运动 B.鱼源影动过程中受到重力，浮力，国复力3个力的作用 CM点到达水而时，鱼藻的动能为零 D,N点河达水陌时，鱼液的加速度为琴 3.两个敏简谦运动的弹簧振子甲，乙的振动方程分别为五=5sn(5十，= 4an(w+吾).下列说法正确的是 A.甲、乙的版幅之比为 B.甲，乙的振动搬率之比为2：1 C,各自运动…个国期.甲.乙的路程之差为4 D,t一0时刻，甲：乙的相位差为t 4.有一签直的弹簧振子，小球静止时弹簧钟长量为L。现将小球从平衡位置O向下拉 一段距离A,由静止释放并开始计时。已知小球做箭谐运动的周期为丁，以0点为坐 标填点，取竖直肖下为正方间，知小球的位移随时同·的表达式为 A.r=Asim(+) B=Asn(- C-(+A)in(停-到 Dr-L+Am(停+受》 ,如图所示，玩具“弹簧公仔由头部，轻弹簧及底座组成。已知公仔头幕的质量为m 弹簧的劲度系数为女，底座的质量为0.5限，重力加速度为5。轻压公头部至弹簧的 弹力为2仙然时，由静止释放公仔头部，此后公仔实部在竖直方向上做简潜运动，弹簧 始终在弹生限度内，下列说法正确的是 物理{人数版)选择性色修第一面第【页（共4页》 面水金卷·先享盛 A.释放规间公仔头部的加速度大小为2g B,当弹簧俄复原长时，公仔头部的速度最大 C公仔头都做简谐运动的我幅为罗 )公仔头部运动至最高点时底离对桌面的压力为零 6,在光滑杆下面铺一张白纸，一带有铅笔的弹簧最子在A,B两点间做简普运动，白纸 沿垂直杆的方向以0.4m/s的建度匀建移动，船笔在白纸上曜下的根连如图所示。 已知弹簧的劲度系数k=10N/m,振子（小球与铅笔》的质量为02kg,弹簧的弹性势 40 能尼一4r(小r为游簧的形变量)，不考忠一切摩擦，弹簧的质量总 略不计，且始终处于弹性限度内。下列说法正确的是 = A,自纸上的图线为铅笔的运动轨速 五.振子运动的周期为0.25 C.铅笔在白纸上工=5cn的夜置留下痕连时，叛子的加速度大小 为4/ D).铅笔在白纸上r一10cm的位置嘴下寝迹时，最子的动能为0.32J 二，多项选择题（本圆共2小题，每小图8分，共16分。在得小题给出的四个选项中，有 多项符合题日要求。全部选对的得8分，选对但不全的得‘分，有选错的！0分) 7.如图所示，木平亮滑桌真上，轻弹簧的左南固定，右连接物块P,物块P,Q通过绕 过光滑定滑轮的轻绳连接，开始时，系綻处于静止状态，物块P处手拉置O,将物块 P向左推至弹簧原长的位置A后由静止释收，物块P未与定脊轮相硅。当物块Q向 下运动到最低点时（未落地），绳子恰好被拉断弹簧未超过弹性限度。已知弹簧振 子的喝期公式为T=2红、√？，特块P.Q的质量均为m,弹资的动度系数为，重力如 连度为g:不计空气阻力，则下列说法正确的是 A.绳子能承受的最大拉力为2mg 乱绳子拉斯后物块P数简请运诗的罪概为 心绳子拉断后物块P回到位置A时的速度大小为2：√ D从绳子被拉断到物块P第一次回到位置A的过获所用的时问为骨 从，如湖所示，领角为的老滑斜面周定在水平面上，下瑞垂直固定一块挡极，斜而上放 置一个劲度系数为业的轻弹簧，弹簧下嫩因定在挡板上，现将一个质量为两的小物 块放在斜面上，其右侧与弹簧接触，都止在P点：再将质量为2刚的小物块b从斜 面上的Q点由静止释救，下滑一段距离后与：发生正登后粘在一起（硅攘时间极 短)，组合体在以后的运动过程中恰好不离开弹簧。已知弹簧的弹性势能B=号k虹 (x为弹簧的形变量)，重力加速度为：，弹蜜始终在弹性限度内，下列说法正确的是 高二同步周测海阿 物建（人数版】选择性色修第一雷第？页（共4置） A,弹簧弹力的最大值为6mgm8 五组合体动能的最大值为四gn 仁6与：能植后的瞬斜，组合体的速度大小为发血9、严 D6与·登撞能的瓣间，6的迷度大小为心5网 2V正 肝拟 性名 分数 题号 3 答率 三，非选择题（本图共3小题，共48分，请按要求完成下列爷图） ,门后分)某实验小组同学研究“弹蓝振子的叛动周用和哪些因素有关“的探究过程 如下： D有同学认为弹簧表子的质量越大，惯性越大，周期也应该越大，也有同学认为周期 恩孙度系数有关 ②小组设计实验装置如图甲所示，准备达用的器材：力传蓝器，质量为m的构码若干 个，劲度系数为女的轻质弹簧若干个（已知和个劲度系数为女的弹簧中联后的劲皮系 ©用力将均码向下拉一度距离后枝于，钩码上下数动，通过力传盛器可以获得力随时 问的变化关系如图乙所示，改变钩码的个数或用几个弹簧串顺后反复实验，得到表 一，表二的要据 仅用一根弹簧 年究周期与所量的关系 的马的质量 20 SAM 周期) 0.645 0.91日 1.1l6 仅挂一个御码 研究周期与线度系数的关素 弹宽的个数（串联） 3 表 动度系数(N/m 周期 0.645 .10 1.120 物建（人教极》选择性必修第一所第3贞【共4页引 衡水金姓·先享抛 ①同学门对实验数据透行分析，自纳后，砖他的程设进行了补充完善 (1)上述科学探究活动中，属于“制定计刻”和“搜集证据”的环节分别是 。《填“①“②”“③”或“①“) (2》用力传盛器观测力随时间的燮化炎系，其目的是确定最动的 (3》积貂表中数据分析可知，周期T与构码总质量丛的关系为T (填“知” “,网“或““)：周期T与弹簧劲度系数的美系为丁文 (填“厦…"或 (4》某次采集到的力传感器所受力的大小F菌时同变化的关系周像如图乙所示，从 图中可以算出弹簧最子凝动的周期T一 。《用表示) 10.(15分)如图甲所示，质量为刚的物体B放在水平面上，通过轻弹簧与质量为2m的 物体A连接，理在显直方向给物体A一初速度，当物体A运动到最高点时，物体B 与水平面间的作用力俐好为零。从某时刻开始计时，规定向上为正方向，物A的 位移时回间变化的规律如图乙所示，已知重力加速度为片，求： (1)物体A的报动方程： (2)物体B对地面的最大压力的大小 1山，(18分)如密所示，质量均为w=,2kg的物块：，b用员度系数上=1以Nm的轻弹 簧拴接，整体竖直静止在水平地面上。在4正上方有一个质量也为川的物块(，将 由静止释故，与醒幢后立即粘在-一起（碰撞时间极短），之后的运动过程中希恰好 没有脱离地面。已知空气阻力不计，轻弹簧始终在弹性限度内，重力加速度紧 10m/2,求， (1)整个过程中轻弹簧的最大用力的大小： (2)与4粘合后敏商精运动的振幅： (3)刚开的释放r时，c距离a的高度 0 高二同步黑测卷四 物理人数板》选择性必修第一景第（页[共4页高二周测卷 ·物理（人教版）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 简谐运动的振动方程 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（人教版）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 2ma,根据对称性，物块Q到达最低点时的加速度大 2πbb 小与初始位置时的加速度大小相等，因此T一g= 频率∫=，枚甲，乙的振动频率之比为3：1，B项错 m,解得T一三mg,A项错误：物块P在O点时弹簧 误，各自的一个周期内，甲运动的路程1=4×5a= 20a,乙运动的路程2=4×4a=16a,路程差为1一对 伸长量△r=紧，由对称性可知，当物块Q的速度为 =4a,C项正确：t=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△=， 绳子拉断后物块P做简谐运动，平衡位置为A点，则 为若，相位差为否D项错误。 4.A【解析】小球做简谐运动的周期为T,所以w= 此时振子的振幅A=,B项正确：物块P从位置 票，由题可知小球在=0时刻的位移为A,所以小球 A运动到物块Q到达最低点的过程由能量关系有 mg·2△x=E,绳子拉断后物块P回到位置A时由 的初相p=受，则小球的位移x随时间：的表达式为 能量关系有E,=之m,解得物块P回到位置A时 x=Asin停十受)，A项正确。 n 的速度大小u=2g√无，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2mg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第一次回到位置A的过程所用的时间：=子 项错误：当公仔头部加速度为零时，其速度达到最大， ”,D项正确。 此时弹簧的弹力等于重力，没有恢复原长，B项错误： 根据简诰运动的对称性可知，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'=3gsin9,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=6msi血9，所以弹簧弹力的最大值 是·处-受，C项正确：公仔头部运动至最高点时 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十号 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 =3mgr'如0，解得E-9 n gisin,B项错误：设 2k 移动的距离l=20cm,白纸移动的速度u=0.4m/s, 为碰撞前弹簧的形变量，则有kx=mgsin9,组合体从 故振子的周期T==0.5,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 1 A。=8cm,铅笔在白纸上x=5cm的位置留下痕迹 恒定律有 X3mt十号kx=3 mngrsin,解得u= 时，振子处于最大位移处，弹簧的弹力F=一kA。 gsin 3k ,C项错误：设碰撞前的瞬间b的速度大 -0.8N,振子的加速度大小a=E=4m/S,C项 小为v,由动量守恒定律有2=(2m十m)u,解得 正确：铅笔在x=10cm的位置留下痕迹时，振子处在 平衡位置，根据能量守恒定律可知，振子的动能E gsin05m,D项正确。 k E,=宁6A=0.032J小.D项错误。 三、非选择题 9.(1)②(2分)③(2分) 二、多项选择题 (2)周期（或频率，2分） 7.BCD【解析】将物块P,Q看成整体，物块P在A点 1 时弹簧处于原长，释放时根据牛顿第二定律有mg= (3)√m(3分) (3分) ·12. (0给(3分) 川g (1分) a,c整体向下运动到最低点时，弹簧是压缩状态，设 【解析】(1)上述科学探究活动中，属于“制定计划"”的 此时的弹力为F:,碰后a,c整体在竖直方向做简谐 是②环节：属于“搜集证据”的是③环节。 运动，在最高点，最低点的回复力大小相等，方向相 (2)用力传感器观测力随时间的变化关系，目的是确 反，则有F,十2mg=F一2ng (1分) 定振动的周期。 联立解得F:=10N (1分) (3)由表一中数据可知周期的平方与弹簧振子质量成 ,c整体在最低点时，弹簧的弹力最大，所以弹黄的 正比，即T心m,故Tcc√m:由表二中数据可知，周 最大弹力为10N (1分) 期的平方与弹簧劲度系数的倒数成正比，即T© (2)a、c粘合后做简谐运动的过程中，设a,c整体在 平衡位置时，弹簧的形变量为x,则有2mg=kz (1分) 解得x=0.04m (1分) (4)从图乙可以算出弹簧振子振动的周期T= 10 设a,c整体在最低点时，弹簧的形变量为x',则有 10.【解析】(1)由图乙可知振幅A=10cm (1分) F:=ka' (1分) 周期T=1s (1分) 解得x'=0.1m (1分) 故圆频率m=2票=2元rad/s 故振幅A=x'一x=0.06m (1分) T (1分) (3)设刚开始释放c时，c距离a的高度为h,则c与 规定向上为正方向，1=0时刻物体A的位移为 a碰前瞬间的速度大小v=√2gh (1分) 5cm,所以初相华=音 (1分) c与a碰撞时间极短，由动量守恒定律可得= 物体A的振动方程为y=Asin(at十)=10sin(2πt 21 (1分) 解得碰后a,c共同的速度大小，=子，=√ h +晋)cm (2分) (2)物体A在最高点时，物体B与水平面间的作用 (1分) 力刚好为零，此时弹簧的拉力F=g (1分) a,c碰后的瞬间，弹簧的压缩量x。==mg k 对物体A有2mg十F=2m@ (2分) (1分) 解得a=1.5g (1分) 0.02m 当物体A运动到最低点时，物体B对水平面的压力 ac碰后运动至最高点时，弹簧的伸长量x=手 最大，由简谐运动的对称性可知，物体A在最低点 (1分) 时加速度向上，且大小等于1.5g,由牛顿第二定律 mg=0.02m 有F-2ng=2ma (2分) 从a、c碰后瞬间到反弹至最高点的过程，a、c整体上 解得F=5mg (1分) 升的高度h1=x。十x1=0.04m (1分) 对物体B受力分析，物体B受水平面的最大支持力 由于碰撞瞬间弹簧的压缩量等于碰后运动至最高点 N=F十mg=6ig (1分) 时弹簧的伸长量，则两个位置的弹性势能相等，根据 由牛顿第三定律得Fs=N=6mg (1分) 机械能守恒定律有号×2m听=2mgh, (1分) 11.【解析】(1)b恰好不脱离地面，所以a,c整体向上运 动到最高点时，弹簧是伸长状态，弹力的大小F,= 解得h=0.16m (2分)