【同步】高中物理鲁科版(2019)选择性必修1：第2章第2节振动的描述分层作业课件

第2章第2节振动的描述1234567891011121314A级必备知识基础练1.(多选)下列关于简谐运动的振幅、周期和频率的说法正确的是(

)A.振幅是矢量,方向从平衡位置指向最大位移处B.周期和频率的乘积是一个常数C.振幅增加,周期必然增加,而频率减小D.做简谐运动的物体,其频率固定,与振幅无关BD解析

振幅是标量,故选项A错误;周期和频率互为倒数,即

,故选项B正确;简谐运动的周期、频率由系统本身决定,与振幅无关,故选项C错误,D正确。12345678910111213142.(2023河北石家庄高二期末)有一个在光滑水平面上的弹簧振子,第一次用力把弹簧压缩x后释放让它振动,第二次把弹簧压缩3x后释放让它振动,则先后两次振动的周期之比和振幅之比分别为(

)A.1∶1

1∶3 B.1∶1

1∶1C.1∶3

1∶3 D.1∶3

1∶1A解析

弹簧的压缩量即为弹簧振子振动过程中偏离平衡位置的最大距离,即振幅,故振幅之比为1∶3,而对同一振动系统,其周期由振动系统自身的性质决定,与振幅无关,周期之比为1∶1。故选A。12345678910111213143.如图所示,弹簧振子在BC间振动,O为平衡位置,BO=OC=5cm,若弹簧振子从B到C的运动时间是1s,则下列说法正确的是(

)A.弹簧振子从B经O到C完成一次全振动B.振动周期是1s,振幅是10cmC.经过两次全振动,弹簧振子通过的路程是20cmD.从B开始经过3s,弹簧振子通过的路程是30cmD解析

弹簧振子从B→O→C仅完成了半次全振动,所以周期

T=2×1

s=2

s,振幅A=BO=5

cm。弹簧振子在一次全振动过程中通过的路程为4A=20

cm,所以两次全振动中通过路程为40

cm,3

s的时间为1.5T,所以弹簧振子通过的路程为30

cm。故选D。12345678910111213144.一质点做简谐运动,从平衡位置运动到最远点需要

周期,则从平衡位置走过该距离的一半所需时间为(

)D12345678910111213145.一个做简谐运动的弹簧振子,周期为T,振幅为A,设弹簧振子第一次从平衡位置运动到x=处所经历的时间为t1,第一次从最大位移处运动到x=所经历的时间为t2,关于t1与t2,以下说法正确的是(

)A.t1=t2B.t1<t2C.t1>t2D.无法判断B解析

画出x-t图像,从图像上我们可以很直观地看出t1<t2,因而选项B正确。123456789101112131412345678910111213146.弹簧振子做简谐运动,弹簧振子运动范围为0.8cm,周期为0.5s,计时开始时具有正向最大加速度,则它的振动方程是

。

12345678910111213147.某质点做简谐运动的图像如图所示,根据图像中的信息,回答下列问题:(1)质点离开平衡位置的最大距离为

cm。

(2)质点在第2s末的位移大小为

cm。在前4s内的路程为

cm。

10040解析

由题中图像上的信息,可得出以下结论:(1)质点离开平衡位置的最大距离就是x的最大值10

cm。(2)2

s时质点在平衡位置,因此位移为零。质点在前4

s内完成一个周期性运动,其路程为10×4

cm=40

cm。123456789101112131412345678910111213148.一位游客在湖边欲乘坐游船,当日风浪较大,游船上下浮动。可把游船浮动简化成竖直方向的简谐运动,振幅为20cm,周期为3.0s。当船上升到最高点时,甲板刚好与码头地面平齐。码头地面与甲板的高度差不超过10cm时,游客能舒服地登船。求:在游船浮动一个周期内,游客能舒服登船的时间。

答案

1.0s123456789101112131412345678910111213149.一水平弹簧振子做简谐运动,其位移和时间的关系如图所示。

(1)写出这个简谐运动的位移随时间变化的关系式(用正弦函数表示)。(2)从t=0到t=6.5×10-2s的时间内,振子通过的路程为多大?12345678910111213141234567891011121314B级关键能力提升练10.如图所示,在光滑水平面上的弹簧振子,弹簧形变的最大限度为20cm,弹簧处于原长时,弹簧振子处于图示P位置,若将质量为m的物体向右拉动5cm后由静止释放,经0.5s物体第一次回到P位置,关于该弹簧振子,下列说法正确的是(

)A.该弹簧振子的振动频率为1HzB.若向右拉动10cm后由静止释放,经过1s物体第一次回到P位置C.若向左推动8cm后由静止释放,物体连续两次经过P位置的时间间隔是2sD.在P位置给物体任意一个向左或向右的初速度,只要最大位移不超过20cm,总是经0.5s速度就减为0D1234567891011121314解析

由题意知,该弹簧振子振动周期为T=0.5×4

s=2

s,振动频率为0.5

Hz,故A错误;弹簧振子的周期由振动系统本身决定,与振幅无关,故只要物体的最大位移不超过20

cm,即弹簧形变在最大限度内,则物体的振动周期仍为2

s,由此可知,若向右拉动10

cm后由静止释放,经过

=0.5

s,物体第一次回到P位置,B错误;若向左推动8

cm后由静止释放,物体连续两次经过P位置的时间间隔是

=1

s,C错误;在P位置给物体任意一个向左或向右的初速度,只要最大位移不超过20

cm,总是经

=0.5

s到达最大位移处,即速度减为0,D正确。123456789101112131411.(多选)(2023山东济宁高二期末)如图甲所示,轻质弹簧下端固定在水平地面上,上端连接一轻质薄板。t=0时刻,一物块从其正上方由静止下落,落至薄板上后和薄板始终粘连,其位置坐标随时间变化的图像如图乙所示,其中t=0.2s时物块刚接触薄板。弹簧形变始终在弹性限度内,不计空气阻力,则(

)A.t=0.4s时,物块的加速度等于重力加速度B.若减小物块自由下落的高度,则物块与薄板粘连后振动的周期不变C.物块从x=20cm到x=30cm的过程中,经历的时间是物块做简谐运动周期的D.t=0.4s后,物块的位置坐标随时间变化的关系式为1234567891011121314答案

BD1234567891011121314解析

薄板为轻质薄板,质量可忽略不计,由图乙可知,B点是图像的最高点,C点是图像的最低点,根据简谐运动的对称性可知,最高点的加速度和最低点的加速度大小相等,即aB=aC,由简谐运动的加速度满足a与x成正比,设A点处偏离平衡位置的位移大小为xA,C点处偏离平衡位置的位移大小为xC,有xA<xC,所以aA<aC,aA<aB,到A点时,物块只受重力,aA=g,所以aB>g,则t=0.4

s时,物块的加速度大于重力加速度,A错误;弹簧振子的周期只与振动系统本身有关,与物块起始下落的高度无关,故减小物块自由下落的高度,物块与薄板粘连后振动的周期不变,B正确;12345678910111213141234567891011121314123456789101112131412.甲、乙两人先后观察同一弹簧振子在竖直方向上下振动的情况。(画振动图像时,取向上为正方向)(1)甲开始观察时,物体正好在平衡位置并向下运动,已知经过1s后,物体第一次回到平衡位置,物体振幅为5cm,试画出甲观察到的弹簧振子的振动图像。(2)乙在甲观察3.5s后,开始观察并计时,试画出乙观察到的弹簧振子的振动图像。1234567891011121314解析

(1)由题意知,A=5

cm,=1

s,则T=2

s。甲开始计时时,物体正好在平衡位置并向下运动,即t甲=0时,x甲=0,振动方向向下,故φ=π,则甲观察到弹簧振子的振动表达式为x甲=5sin(πt+π)

cm,据此可画出甲观察到的弹簧振子的振动图像,如图甲所示。1234567891011121314答案

见解析

123456789101112131413.(2023浙江湖州高二期末)如图所示,劲度系数k=20N/m的轻弹簧上端固定,下端悬挂一质量m=0.2kg的小球(小球可视为质点),静止时小球的位置标记为O点。将小球竖直下拉10cm到达B点后由静止释放。小球释放时开始计时,经过0.3s首次到达最高点C点,之后小球在B、C两点之间做简谐运动。不计空气阻力,g取10m/s2。求:(1)小球的振动周期T和振幅A;(2)小球在3s内通过的路程s;(3)小球到达C点时的加速度a。1234567891011121314解析

(1)由题意可知周期T=0.6

s振幅A=10

cm。(2)在3

s时间内,小球做全振动次数n==5路程s=5×4A=2

m。(3)小球到达B点,加速度大小由对称性可知,小球在C点时加速度大小aC=aB=10

m/s2方向竖直向下。答案

(1)0.6s

10cm(2)2m(3)10m/s2,方向竖直向下123456789101112131414.一轻质弹簧直立在地面上,其劲度系数为k=400N/m,弹簧的上端与盒子A连接在一起,盒子内装物体B,B的上、下表面恰与盒子接触,如图所示。A和B的质量mA=mB=1kg,g取10m/s2,不计阻力。先将A向上抬高使弹簧伸长5cm,然后从静止释放,A和B一起做上下方向的简谐运动。已知弹簧的弹性势能取决于弹簧的形变大小,试求:(1)盒子A的振幅;(2)物体B的最大速率;(3)当A、B的位移为正的最大和负的最大时,A对