(四)简谐运动、简谐运动的描述-【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（粤教版）

高二周测卷 ·物理（粤教版）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 题号 题型 分 知识点 能力要求 学科素养 预估难度 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 易 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 =mg一pgS(x十x),解得F=一pgSx,即F=一kx, 1.D【解析】振动物体在平衡位置附近速度较大，四分 同理可知鱼漂从平衡位置向上的运动也满足F 之一周期内质点通过的路程并不一定等于振幅，A项 一x,鱼漂的振动为简谐运动，A项错误：鱼漂受到重 错误：周期是指做简谐运动的质点完成一次全振动所 力、浮力的作用，重力和浮力的合力为回复力，B项错 用的时间，B项错误：一次全振动过程中，质点的位移 误：M点到达水面时，鱼漂位于最低点，鱼漂的动能 大小等于零，C项错误：质点振动一个周期内速度方 最小，且等于零，C项正确：N点到达水面时，鱼漂位 向改变2次，因频率是50Hz,则侧1s内质点的速度方 于最高点，相对于平衡位置的位移最大，合力最大，根 向改变100次，D项正确。 据牛顿第二定律可知，鱼漂的加速度最大，D项错误。 2.C【解析】设鱼漂静止时水下部分的长度为x,根 3.C【解析】甲，乙的振幅之比为5a:4a=5:4,A项错 据平衡条件得mg一PgSx,取向下为正方向，鱼漂从 平衡位置向下运动的位移为x时，鱼漂受到的合力F 误：甲的周别工-急六乙的同期工-急古 11 ·物理（粤教版）选择性必修第一册· 参考答案及解析 颏率=，故甲，乙的振动類率之比为31，B项销 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 ma,解得T=3 mg,A项错误：物块P在O点时弹簧 20a,乙运动的路程=4×4a=16a,路程差为一1 伸长量△x=四坚，由对称性可知，当物块Q的速度为 =a,C项正确：t=0时刻，甲的相位为牙，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，相位差为若，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，该振子的振幅为12cm,A项 此时振子的振幅A=2mg,B项正确：物块P从位置 k 错误；该振子的周期T=1,6s,根据周期与频率间的 A运动到物块Q到达最低点的过程由能量关系有 1 关系可得该振子的频率∫=了=0,625Hz,B项错 mg·2△x=En,绳子拉断后物块P回到位置A时由 误；t=0,8s时刻，振子恰好回到平衡位置，此时振子 能量关系有E=之m,解得物块P回到位置A时 的速度最大、加速度为0，C项错误：0.45~1.25s的 时间间隔为0.8s,而弹簧振子的周期为1.6s,即 的速度大小v=2g√友 ,C项正确：从绳子被拉断到 0.45~1.25s为振子做简谐运动周期的一半，故在该 时间内振子通过的路程为24cm,D项正确。 物块P第一次回到位置A的过程所用的时间：=子 5.C【解析】释放瞬何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 受√，D项正确。 项错误：当公仔头部加速度为零时，其速度达到最大， 8.AD【解析】由题可知，组合体向上最多运动至弹簧 此时弹簧的弹力等于重力，没有恢复原长，B项错误： 原长处，组合体做简谐振动，其平衡位置)满足 根据简谐运动的对称性可知，公仔头部运动到最高点 kx'=3 ngsin0,由简谐运动的对称性知弹簧的最大 时的加速度与最低点时的加速度大小相等，方向相 压缩量x.=2x'=6mgsi9,所以弹簧弹力的最大值 反，即最高点时加速度为g,方向向下，此时弹簧恰好 F=kxm=6mgsn0,A项正确：组合体动能的最大位 处于原长，公仔头部只受重力的作用，所以振幅A= 置为平衡位置)点，从了点向上运动至最高点（弹簧 之，兜=受，心项正确；公仔头部运动至最高点时 k 处于原长)的过程中，由能量守恒定律有E十之： 弹簧没有弹力，底座对桌面的压力的大小等于底座的 重力，即0.5mg,D项错误。 =3mgx'sin,解得E=9msin9,B项错误：设王 2k 6.C【解析】铅笔在A,B间做往复运动，白纸上的图 为碰撞前弹簧的形变量，则有kx=ngsin9,组合体从 线不是铅笔的运动轨迹，A项错误：一个周期内白纸 P点运动至最高点（弹簧处于原长）的过程，由能量守 移动的距离(=20cm,白纸移动的速度v=0.4m/s, 故振子的周期T=乙=0.5$，B项错误：振子的振幅 恒定律有之×3md+之kr=3 mgsin6,解得u A。=8cm,铅笔在白纸上x=5cm的位置留下痕迹 gsin 3k ,C项错误：设碰撞前的瞬间b的速度大 时，振子处于最大位移处，弹簧的弹力下=一kA= 小为，由动量守恒定律有2m4=(2m十m)u,解得 -0.8N,振子的加速度大小a=E=4m/g,C项 =5严，D项正确。 正确：铅笔在x=10cm的位置留下痕迹时，振子处在 三、非选择题 平衡位置，根据能量守恒定律可知，振子的动能E 9.(1)②@(2分)③(2分) E=之A=0.032J,D项错误。 (2)周期（或類率，2分） 二、多项选择题 ③m8分)√任8分 7,BCD【解析】将物块P,Q看成整体，物块P在A点 时弹簧处于原长，释放时根据牛顿第二定律有g三 )品3分) 2a,根据对称性，物块Q到达最低点时的加速度大 【解析】(1)上述科学探究活动中，属于“制定计划”的 ·12 是②环节：属于“搜集证据”的是③环节。 此时的弹力为F,,碰后a、c整体在竖直方向做简谐 (2)用力传感器观测力随时间的变化关系，目的是确 运动，在最高点、最低点的回复力大小相等，方向相 定振动的周期。 反，则有F:十2mg=F生一2mg (1分) (3)由表一中数据可知周期的平方与弹簧振子质量成 联立解得F,=10N (1分) 正比，即T严cm,故Tc√m,由表二中数据可知，周 a,c整体在最低点时，弹簧的弹力最大，所以弹簧的 期的平方与弹簧劲度系数的倒数成正比，即T∝ 最大弹力为10N (1分) k (2)a、c粘合后做简谐运动的过程中，设a、c整体在 故T√ 平衡位置时，弹簧的形变量为x,则有2ng=x (1分) (4)从图乙可以算出弹簧振子振动的周期T= 10 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 10,【解析】(1)由图乙可知振幅A=10cm (1分) F:=kx' (1分) 周期T=1s (1分) 解得x'=0.1m (1分) 故圆频率=宁 =2 rad/s (1分) 故振幅A=x'-x=0.06m (1分) 规定向上为正方向，1=0时刻物体A的位移为 (3)设刚开始释放c时，c距离a的高度为h,则c与 6cm,所以初相华=吾 (1分) a碰前瞬间的速度大小。=√2gh (1分) c与a碰撞时间极短，由动量守恒定律可得，一 物体A的振动方程为y=Asin(t十)=10sin(2πd 2mv (1分) +若)cm (2分) 解得碰后a,c共同的速度大小v,= gh (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=加g (1分) 对物体A有2ng十F=2ma (2分) a,c碰后的瞬间，弹簧的压缩量x。= F k =坚= k 解得a=1.5g (1分) 0.02m (1分) 当物体A运动到最低点时，物体B对水平面的压力 a,c碰后运动至最高点时，弹簧的伸长量x= 最大，由简谐运动的对称性可知，物体A在最低点 k 时加速度向上，且大小等于1.5g,由牛顿第二定律 mg=0.02m (1分】 有F-2mg=2md (2分) 解得F=5mg (1分) 从a、c碰后瞬间到反弹至最高点的过程，ac整体上 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 N=F十mg=6mg (1分) 由于碰撞瞬间弹蜜的压缩量等于碰后运动至最高点 由牛顿第三定律得Fs=N=6mg (1分) 时弹簧的伸长量，则两个位置的弹性势能相等，根据 11.【解析】(1)b恰好不脱离地面，所以a,c整体向上运 机械能守恒定律有号×2m听=2训g (1分) 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) mg (1分) 、c整体向下运动到最低点时，弹簧是压缩状态，设U 物耀（厚教质）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（圈较板} 选择性必修第一暖第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 七6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m 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 物理（要校版！选择性必修第一研 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四的物块。，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[感教版】选预程必修第一研第4页《其4页]