2.1 简谐运动 同步练习 -2025-2026学年高二上学期物理人教版选择性必修第一册

高中物理人教版选择性必修第一册 第二章《机械振动》 2.1 简谐运动 同步练 训练时间： 60分钟 试卷分值：100分 姓名： 班级： 考号： 成绩： 1、 单项选择题（共计5题，每小题6分，共计30分） 1.答案　D 解析　简谐运动并不一定在水平方向上，各个方向都可以，故选项A错误；振动图像是一条正弦或余弦曲线的振动才是简谐运动，故选项B错误；简谐运动的振动图像是正弦或余弦曲线，但简谐运动的轨迹并不是正弦曲线，故选项C错误；物体的振动图像是正弦曲线，该振动一定是简谐运动，故选项D正确。 2．B　[振动图像表示振子位移随时间的变化规律，并不是振子实际运动轨迹，B正确，A错误；振子在B位置的位移等于B点的纵坐标，不是曲线BC的长度，C错误；B点切线的方向不表示振子运动到B点时的速度方向，D错误。] 3.答案　C 解析　小球从O→B→O只完成半个全振动，A错误；从A→B是半个全振动，用时2 s，所以振动周期是4 s，振幅A＝＝10 cm，B错误；因为t＝6 s＝1 T，所以小球经过的路程为4A＋2A＝6A＝60 cm，C正确；从O开始经过3 s，小球处在最大位移处(A或B)，D错误。 4.答案　C 解析　甲图小球沿斜面方向受到的力有弹力与重力的分力，当小球在平衡位置上方时，合力方向沿斜面向下，当在平衡位置下方时合力沿斜面向上，弹力与重力沿斜面方向的分力的合力与位移大小成正比，其特点符合简谐振动物体的动力学特征，小球做简谐振动；乙图木筷在水中受浮力和重力作用，当木筷在平衡位置上方时，合力向下，当木筷在平衡位置下方时，合力向上，重力和浮力的合力与位移大小成正比，其特点符合简谐振动物体的动力学特征，木筷做简谐振动；丙图小球离开最低点受到重力沿切线方向的分力与位移大小成正比，方向与小球位移方向相反，为小球提供回复力，小球在最低点附近左右振动属于简谐振动；丁图斜面光滑，重力沿斜面的分力提供小球做机械振动的回复力，但该力大小不变，不与位移成正比，故小球的运动为机械振动，不是简谐振动，则可知①②③为简谐振动。故选C。 5.答案　C 解析　由题图乙可知，该振子振动的周期为2.0 s，所以频率f＝＝0.5 Hz，故A错误；振幅等于振子位移的最大值，由题图乙读出，振幅为A＝0.2 m，故B错误；由题图乙可知，在0～0.5 s内振子的位移逐渐增大，则振子的速度逐渐减小，动能逐渐减小，故C正确；在1.0～1.5 s内振子的位移逐渐增大，则动能逐渐减小，弹簧的弹性势能逐渐增大，故D错误。 2、 多项选择题（共计4题，每小题6分，选对但不全得3分，错选不得分，共计24分） 6.ACD　[从题图中能看出坐标原点在小球的平衡位置，A正确； 横轴虽然是由底片匀速运动得到的，但已经转化为时间轴，小球只沿x轴方向振动，B错误，C正确； 7.答案　AC 解析　做简谐运动的物体的能量跟振幅有关，对确定的振动系统，振幅越大，振动能量越大，A正确；在简谐运动中，系统机械能守恒，但物块A的重力势能与动能总和不断变化，物块A的机械能不守恒，B错误；在简谐运动中，系统在最大位移处势能最大，在平衡位置处势能最小，C正确，D错误。 8.答案　CD 解析　平衡位置是振动系统不振动、小球处于平衡状态时所处的位置，可知在该位置小球受到的重力大小与弹簧的弹力大小相等，即mg＝kx，则小球原来静止的位置是小球的平衡位置，选项D正确，A、B错误；当小球在振动过程中经过平衡位置时，其加速度为零，速度最大，选项C正确。 9．AD　[若规定小球在状态a时t＝0，此时的位移为3 cm，且向规定的正方向运动，故选项A正确；若规定小球在状态b时t＝0，此时的位移为2 cm，且向规定的负方向运动，故选项B错误；若规定小球在状态c时t＝0，此时的位移为－2 cm，且向规定的负方向运动，故选项C错误；若规定小球在状态d时t＝0，此时的位移为－4 cm，速度为零，且向规定的正方向运动，故选项D正确。] 三、填空题（共计2题，共计30分） 10.答案　(1)振幅　弹性势能　守恒　(2)ABD (3)AC 解析　(1)同一振动系统简谐运动的能量取决于振幅，振子振动时动能和弹性势能相互转化，总机械能守恒。 (2)振子在平衡位置两侧往复运动，在平衡位置处速度达到最大，动能最大，弹性势能最小，所以A正确；在最大位移处速度为零，动能为零，此时弹簧的形变量最大，弹性势能最大，所以B正确；振幅的大小与振子的位置无关，在任意时刻只有弹簧的弹力做功，故机械能守恒，即动能与弹性势能之和保持不变，所以C错误，D正确。 (3)振子运动到B点时速度恰为零，此时放上m，系统的总能量即为此时弹簧的弹性势能，由于简谐运动中机械能守恒，所以振幅保持不变，选项A正确，B错误；由于机械能守恒，所以最大动能不变，选项C正确，D错误。 11.　(1)O点　右　(2)6　(3)B点　O点　A点　(4)相反　(5)0　12 解析　(1)由振动图像知，t＝0时，x＝0，表示小球位于平衡位置，即O点。在0～1 s内，振动位移x>0，且逐渐增大，表示t＝0时，小球正在向正方向运动，即向右运动。 (2)由题图乙知，小球离开平衡位置的最大距离为3 cm，则AB＝6 cm。 (3)t＝1 s时，x＝3 cm，小球位于B点；在t＝2 s时，x＝0，小球位于平衡位置O点；t＝3 s时，x＝－3 cm，小球位于A点。 (4)在t＝2 s时，xt图像的斜率为负，表示小球向负方向运动，即向左运动。与t＝0时速度的方向相反。 (5)在t＝4 s时，小球又回到了平衡位置，故位移Δx＝0，前4 s内的路程为s＝3 cm×4＝12 cm。 四、解答题（共计1题，共计16分） 12.答案　(1)小球的运动具有往复性。小球因为受到阻力的作用最终停止运动。 (2)小球往复运动的次数增多，运动时间变长。 (3)小球将持续地在AB间做往复运动。 学科网（北京）股份有限公司 $ 高中物理人教版选择性必修第一册 第二章《机械振动》 2.1 简谐运动 同步练 训练时间： 60分钟 试卷分值：100分 姓名： 班级： 考号： 成绩： 1、 单项选择题（共计5题，每小题6分，共计30分） 1．关于简谐运动，下列说法正确的是(　　) A．简谐运动一定是水平方向的运动 B．所有的振动都可以看作简谐运动 C．物体做简谐运动时一定可以得到正弦曲线形的轨迹线 D．只要振动图像是正弦曲线，物体一定做简谐运动 2.如图所示是某振子做简谐运动的图像，以下说法正确的是(　　) A．因为振动图像可由实验直接得到，所以图像就是振子实际运动的轨迹 B．振动图像反映的是振子位移随时间变化的规律，并不是振子运动的实际轨迹 C．振子在B位置的位移就是曲线BC的长度 D．振子运动到B点时的速度方向即该点的切线方向 3.如图所示，弹簧振子在A、B间做简谐运动，O为平衡位置，A、B间距离是20 cm，小球经过A点时开始计时，经过2 s首次到达B点，则(　　) A．从O→B→O小球做了一次全振动 B．振动周期为2 s，振幅是10 cm C．从B开始经过6 s，小球通过的路程是60 cm D．从O开始经过3 s，小球处在平衡位置 4.对于下面甲、乙、丙、丁四种情况，可认为是简谐振动的是(　　) ①甲：倾角为θ的光滑斜面上的小球沿斜面拉下一段距离，然后松开，空气阻力可忽略不计 ②乙：粗细均匀的木筷，下端绕几圈铁丝，竖直浮在较大的装有水的杯中。把木筷往上提起一段距离后放手，木筷就在水中上下振动 ③丙：小球在半径为R的光滑球面上的A、B(AB≪R)之间来回运动 ④丁：小球在光滑固定斜面上来回运动 A．只有① B．只有①② C．只有①②③ D．都可以 5．如图甲所示，上端固定的弹簧振子在竖直方向上做简谐运动。规定向上为正方向，弹簧振子的振动图像如图乙所示，则(　　) A．振子的振动频率f＝2.0 Hz B．振子的振幅为0.4 m C．在0～0.5 s内，振子的动能逐渐减小 D．在1.0～1.5 s内，弹簧振子的弹性势能逐渐减小 2、 多项选择题（共计4题，每小题6分，选对但不全得3分，错选不得分，共计24分） 6.如图所示是用频闪照相的方法获得的弹簧振子的位移—时间图像，下列有关该图像的说法正确的是(　　) A．该图像的坐标原点建立在小球的平衡位置 B．从图像可以看出小球在振动过程中是沿t轴方向移动的 C．为了显示小球在不同时刻偏离平衡位置的位移，让底片沿垂直x轴方向匀速运动 D．图像中小球的疏密显示出相同时间内小球位置变化快慢不同 7.在光滑斜面上的物块A被平行于斜面的轻弹簧拉住静止于O点，如图所示。现将物块A沿斜面拉到B点无初速度释放，物块A在B、C范围内做简谐运动，则下列说法正确的是(　　) A．OB越长，振动能量越大(始终在弹簧弹性限度内) B．在振动过程中，物块A的机械能守恒 C．物块A与轻弹簧构成的系统的势能，当物块A在C点时最大，当物块A在O点时最小 D．物块A与轻弹簧构成的系统的势能，当物块A在C点时最大，当物块A在B点时最小 8.弹簧上端固定在O点，下端连接一小球，组成一个振动系统，如图所示，用手竖直向下拉一小段距离后释放小球，小球便上下振动起来，关于小球的平衡位置，下列说法正确的是(　　) A．在小球运动的最低点 B．在弹簧处于原长的位置 C．在小球速度最大的位置 D．在小球原来静止的位置 9.一弹簧振子沿x轴振动，小球运动的最大位移为4 cm，小球的平衡位置位于x轴上O点，如图甲所示，图中的a、b、c、d为四个不同的振动状态：黑点表示小球的位置，黑点上的箭头表示运动的方向。如图乙给出的①②③④四条振动图线，可用于表示小球的振动图像的是(　　) A．若规定状态a时t＝0，则①可表示小球的振动图像 B．若规定状态b时t＝0，则②可表示小球的振动图像 C．若规定状态c时t＝0，则③可表示小球的振动图像 D．若规定状态d时t＝0，则④可表示小球的振动图像 3、 填空题（共计2题，共计30分） 10.如图所示为一水平弹簧振子，振子在A、B间做简谐运动，平衡位置为O，已知振子的质量为M。 (1)同一振动系统简谐运动的能量取决于________，振子振动时动能和____________相互转化，总机械能________(选填“守恒”或“不守恒”)。 (2)振子在振动过程中，下列说法中正确的是________。 A．振子在平衡位置，动能最大，弹性势能最小 B．振子在最大位移处，弹性势能最大，动能最小 C．振子在向平衡位置运动时，由于振子振幅减小，故总机械能减小 D．在任意时刻，动能与弹性势能之和保持不变 (3)若振子运动到B处时将一质量为m的物体放到振子的上面，且物体和振子无相对滑动而一起运动，下列说法正确的是________。 A．振幅不变 B．振幅减小 C．最大动能不变 D．最大动能减小 11.如图甲所示，一弹簧振子在A、B之间做简谐运动，O点为小球静止的位置，其振动图像如图乙所示，规定向右的方向为正方向，试根据图像分析以下问题： (1)在t＝0时刻，小球所处的位置为______(选填“A点”“O点”或“B点”)，正在向________(选填“左”或“右”)运动。 (2)A、B两点间的距离为________ cm。 (3)在图乙中，小球在t＝1 s、t＝2 s和t＝3 s时所处的位置依次是________、________和______。(均选填“A点”“O点”或“B点”) (4)在t＝2 s时，小球速度的方向与t＝0时速度的方向______。(选填“相同”或“相反”) (5)小球在前4 s内的位移等于______ cm，其路程为________ cm。 四、解答题（共计1题，共计16分） 12.如图所示的装置，把小球向右拉到B点后释放，可以观察到小球左右运动了一段时间，最终停止运动。 (1)小球的运动具有什么特点？为什么小球最终停止运动？ (2)在横杆上涂上一层润滑油，重复刚才的实验，观察到的结果与第一次实验有何不同？ (3)猜想：如果小球受到的阻力忽略不计，弹簧的质量比小球的质量小得多，也忽略不计，实验结果如何？ 学科网（北京）股份有限公司 $