学人教版选修34 11.2简谐运动的描述 作业.docx

2017-2018学年度人教版选修3-4 11.2简谐运动的描述 作业1做简谐振动的物体，当它每次经过同一位置时，可能不同的物理量是（ ）a. 位移 b. 回复力 c. 加速度 d. 速度2一个质点做简谐运动，其位移随时间变化的s-t图像如右图。以位移的正方向为正，该质点的速度随时间变化的v-t关系图像为a. b. c. d. 3在水平方向上做简谐运动的质点，其振动图象如图所示假设向右的方向为正方向，则物体的位移向左且速度向右的时间段是a. 01s内 b. 12s内 c. 23s内 d. 34s内4有一个在y方向上做简谐运动的物体，其振动图象如下图所示。下列关于下图中（1）（4）的判断正确的是（ ）a. 图（1）可作为该物体的速度-时间图象b. 图（2）可作为该物体的回复力-时间图象c. 图（3）可作为该物体的回复力-时间图象d. 图（4）可作为该物体的回复加速度-时间图象5一个弹簧振子在ab间做简谐运动，o是平衡位置以某时刻作为计时零点（t=0），经过1/4周期，振子具有正方向的最大加速度那么以下几个振动图中哪一个正确地反映了振子的振动情况？（ ）a. b. c. d. 6弹簧振子在振动过程中，振子经a、b两点的速度相等，且从a点运动到b点最短历时为0.2s，从b点再到b点最短历时0.2s，则这个弹簧振子的振动周期和频率分别为（ ）a. 0.4s，2.5hz b. 0.8s，2.5hz c. 0.4s，1.25hz d. 0.8s，1.25hz7弹簧振子在a、b 间做机械振动，o 为平衡位置，则（ ）a. 当振子从o向a运动时，速度变小b. 当振子从a向o运动时，位移变大c. 当振子从o向b运动时，加速度变小d. 当振子从b向o运动时，回复力变大8弹簧振子在光滑的水平面上做简谐运动，在振子向着平衡位置运动的过程中（ ）a. 振子所受的回复力逐渐增大b. 振子离开平衡位置的位移逐渐增大c. 振子的速度逐渐增大d. 振子的加速度逐渐减小9一质点做筒谐运动的振动图象如下图所示，质点的速度与加速度方向相同的时间段是（ ）a. 00.3s b. 0.30.6sc. 0.60.9s d. 0.91.2s10弹簧振子每次通过同一位置时，不变的物理量是（ ）a. 位移 b. 速度 c. 加速度 d. 动能11弹簧振子以o点为平衡位置，在b、c两点间做简谐运动，在t=0时刻，振子从o、b间的p点以速度v向b点运动；在t=0.2s时，振子速度第一次变为-v；在t=0.5s时，振子速度第二次变为-v，已知b、c之间的距离为25cm（1）求弹簧振子的振幅a；（2）求弹簧振子振动周期t和频率f；（3）求振子在4s内通过的路程及4.1s末的位移大小12弹簧振子以o点为平衡位置，在b、c两点间做简谐运动，在t=0时刻，振子从o、b间的p点以速度v向b点运动；在t=0.2s时，振子速度第一次变为-v；在t=0.5s时，振子速度第二次变为-v.（1）求弹簧振子振动周期t.（2）若b、c之间的距离为25cm，求振子在4.0s内通过的路程.（3）若b、c之间的距离为25cm.从平衡位置计时，写出弹簧振子位移表达式，并画出弹簧振子的振动图象.13弹簧振子以o点为平衡位置在b、c两点之间做简谐运动，b、c相距20cm，某时刻振子处于b点经过0.5s，振子首次到达c点，求：（1）振子振动的振幅；（2）振子在5s内通过的路程及位移的大小；（3）振子在b点的加速度大小跟它距o点4cm处p点的加速度大小的比值14如图所示是一个质点做简谐运动的图像，根据图像回到下面的问题：（1）写出此振动质点的运动表达式；（2）振动质点在t=0.1s、0.5s时质点的振动方向；（3）振动质点在0.6s0.8s这段时间内速度和加速度是怎样变化的？（4）振动质点在0.4s0.8s这段时间内的动能变化是多少？15对如图所示的弹簧振子，取水平向右方向为振子偏离开平衡位置的位移的正方向，得到如图所示的振动图象由图象回答下列问题： （）简谐运动的周期和振幅各多少（）时，振子位移是多少（）如果振子质量，弹簧的劲度系数为，振子的最大回复力与最大加速度各是多少16物体做简谐运动，通过a点时的速度大小为v，经1 s后物体第一次以相同的速度通过b点，再经过1s物体又通过b点，已知物体在2 s内所走过的总路程为12cm.则该简谐运动的周期和振幅分别是多少？试卷第5页，总5页本卷由系统自动生成，请仔细校对后使用，答案仅供参考。参考答案1d【解析】振动物体的位移是平衡位置指向振子所在位置，每次经过同一位置时位移相同，故a错误；回复力总与位移大小成正比，方向相反，每次经过同一位置时位移相同，回复力必定相同，故b错误；加速度总与位移大小成正比，方向相反，每次经过同一位置时位移相同，加速度必定相同，故c错误；由于经过同一位置时速度有两种不同的方向，所以做简谐振动的质点每次经过同一位置时，速度可能不相同，故d正确。所以d正确，abc错误。2a【解析】试题分析：当质点通过平衡位置时速度最大，加速度为零，根据s-t图象判断质点的位置以及振动方向判断即可由图知，在t=0时刻，s为正向最大，质点的速度为零；t=t4时，质点通过平衡位置，速度为负向最大；t=t2时，s为负向最大，质点的速度为零；t=3t4时，质点通过平衡位置，速度为正向最大；t=t时，s为正向最大，质点的速度为零；所以该质点的速度随时间变化的vt关系图象为a图，a正确3d【解析】据题意，假设向右的方向为正方向，则物体的位移向左，位移应为负值，即时间段在2-4s内；根据位移图象的斜率等于速度，可知速度向右，为正值，应在34s内，故d正确。故选d。4c【解析】在简谐运动中，速度与位移是互余的关系，即位移为零，速度最大；位移最大，速度为零，则知速度与位移图象也互余，图（2）可以作为该物体的v-t图象。故a错误。由简谐运动特征f=-kx可知，回复力的图象与位移图象的相位相反，但也正弦曲线，则知图（2）不可作为该物体的f-t图象，图（3）可作为物体的f-t图象。故b错误，c正确；由a=-kx/m可知，加速度的图象与位移图象的相位相反，应为正弦曲线，则知图（4）不能作为该物体的a-t图象。故d错误。故选c。点睛：本题关键要掌握简谐运动中各个量与位移的关系，比如加速度和位移是正比反向关系；加速度最大时速度最小，可定性作出判断，从而正确选择图象5d【解析】弹簧振子在ab间做简谐运动，o是平衡位置，经过1/4周期，振子具有正方向的最大加速度，其x-t图象上对应点的位移为负向最大，即在最低点，故abc错误，d正确；故选d。6d【解析】由于振子在a、b两点的速度相同，则a、b两点关于o点是对称的，所以a到b点的最短时间为0.2s，即从a经平衡位置后到达b的时间为0.2s；从b再回到b的最短时间为0.2s，即从b到达最大位移处后直接再回到b的时间为0.2s，根据简谐振动的特点可知，该两个过程的和为半个周期，所以振子的振动周期为 t=0.8s，那么振子的振动频率为 f=1/t=1.25hz故abc错误，d正确；故选d。点睛：本题要抓住简谐运动的对称性，确定振子完成一次全振动的时间，得到周期，求出频率7a【解析】o为平衡位置，合力为零，从o到a时，回复力增大，振子做减速运动，速度变小，a正确；从a到o，距离o点的距离越来越小，位移变小，b错误；从o到b，弹簧的形变量变大，回复力变大，加速度变大，c错误；从b到o过程中，弹簧的形变量减小，回复力减小，d错误8cd【解析】回复力与位移成正比，在振子向着平衡位置运动的过程中回复力减小，a错误；振子的位移指由平衡位置指向振动物体所在位置的有向线段，因而向平衡位置运动时位移逐渐减小，b错误；物体向着平衡位置运动时，回复力与速度方向一致，故物体的速度逐渐增大，c正确。由牛顿第二定律a=f/m可知，加速度也减小，d正确；故选cd。点睛：本题考查根据振动特点分析物体振动过程的能力在振动过程中，这三个量大小变化情况是一致的：回复力、加速度和位移9bd【解析】在00.3s时间内，质点的速度沿正方向，加速度方向与位移方向相反，沿负方向，则速度方向与加速度方向相反。故a错误。在0.3s0.6s时间内，质点的速度和加速度方向均沿负方向，两者方向相同。在0.6s0.9s时间内，质点的速度沿负方向，加速度方向沿正方向，两者方向相反；在0.9s1.2s时间内，质点的速度和加速度均沿正方向，两者方向相同。故bd正确，ac错误。故选bd。点睛：根据简谐运动的图象直接读出速度方向、加速度方向，以及它们大小的变化情况是基本能力，要掌握速度、加速度与位移之间的关系进行分析。10acd【解析】位移是从平衡位置指向物体位置的有向线段，当它每次通过同一位置时，位移一定相同，故a正确；每次经过同一位置时，速度有两个可能的方向，故速度不一定相同，故b错误；根据a=-kx/m ，位移相同，故加速度相同，故c正确；在同一位置速度的大小相同，则动能相同，故d正确；故选acd。点睛：本题关键是明确：（1）简谐运动的定义；（2）受力特点；（3）运动学特点（对称性等）11(1)12.5cm (2) 周期t是1s，频率f是1hz (3) 路程是200cm；位移大小是12.5cm【解析】（1）弹簧振子以o点为平衡位置，在b、c两点间做简谐运动，所以振幅是bc之间距离的一半，所以a=25cm212.5cm（2）由简谐运动的对称性可知p到b的时间与b返回p的时间是相等的，所以：tbp0.22s0.1s；同时由简谐振动的对称性可知：tpo0.32s0.15s又由于：tpo+tbpt/4联立得：t=1s所以：f=1/t1hz（3）4s内路程：s=44a=4412.5=200cm；由（2）的分析可知，从t=0时刻，经过0.1s时间振子到达b点；所以在4.1s时刻质点又一次到达b点，所以质点的位移是12.5cm点睛：本题在于关键分析质点p的振动情况，确定p点的运动方向和周期写振动方程时要抓住三要素：振幅、角频率和初相位12（1）1.0s （2）200cm (3)x=12.5sin2t(cm) 【解析】（1）根据弹簧振子简谐运动的对称性可得：t=0.52s=1.0s（2）若b、c之间距离为25cm，则振幅a=1225cm=12.5cm振子4.0s内通过的路程s=4.01.0412.5cm=200cm（3）根据x=asint，a=12.5cm，=2t=2得x=12.5sin2t（cm）振动图象为：点睛：本题在于关键分析质点p的振动情况，确定p点的运动方向和周期写振动方程时要抓住三要素：振幅、角频率和初相位13（1）a=10cm；（2）200cm，0；（3）5:2【解析】（1）设振幅为a，由题意bc=2a=20cm，所以a=10cm（2）振子从b到c所用时间t=0.5s，为周期t的一半，所以t=1.0s；振子在1个周期内通过的路程为4a，故在t=5s=5t内通过的路程s=tt4a=200cm5s内振子振动了5个周期，5s末振子仍处在b点，所以它的位移大小为0cm（3）振子加速度a=-kmx，ax所以ab：ap=xb：xp=10：4=5：2点睛：简谐运动的物体除回复力大小与位移大小成正比、方向彼此相反外，物体的运动学物理量的大小及能量相对于平衡位置有对称性14（1）（2）t=0.1s时质点的振动方向为正，t=0.5s时质点的振动方向为负。（3）振动质点在0.6s0.8s这段时间内速度变大，加速度变小；（4）振动质点在0.4s0.8s这段时间内速度由负向最大变为正向最大，只是方向改变而大小不变，所以动能的变化量是零。【解析】试题分析：根据可得振动质点的运动表达式；质点靠近平衡位置时，速度在增大，加速度在减小，即可判断速度和加速度变化情况。（1）由图象可知：振幅为a=5cm，周期为： t=0.8s ，角速度为： ， ，所以此振动质点的运动表达式为： 。（2）由图象可知：在t=0.1s时质点的振动方向为正，t=0.5s时质点的振动方向为负。（3）由图象可知：振动质点在0.6s0.8s这段时间内质点向平衡位置运动，速度变大，根据： 可知加速度变小。（4）振动质点在0.4s0.8s这段时间内速度由负向最大变为正向最大，只是方向改变而大小不变，所以动能的变化量是零。点睛：本题主要考查了质点的振动图像，分析振动过程中各个物理量如何变化，分析中要抓住简谐运动的周期性和对称性特点。15（）； （）（）； 【解析】（）依据图象可知周期，振幅（）由图可知，2s时的位移（）依据牛二定律解得最大的回复力最大加速度16t1=4s,a1=6cm; ,a2=2cm【解析】（1）简谐运动的质点，先后以同样大小的速度通过a、b两点，且经过ab两点速度方向相同，则可判定这两点关于平衡位置o点对称，所以质点由a到o时间与由o到b的时间相等。那么平衡位置o到b点的时间t1=0.5s，因过b点后再经过t=0.5s质点以方向相反、大小相同的速度再次通过b点，则有从b点到最大位置的时间t2=0