高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册1 简谐运动同步测试题

高中物理人教版(2019)选择性必修第一册1简谐运动同步测试题一、选择题要求：在下列各题的四个选项中，选出正确的一个。1.一个简谐振子的振动周期为T，当振子的位移为A/2时，其速度大小为：A.A/2B.A/√2C.√2A/2D.√2A2.一个单摆在某一位置时，其速度为零，则该位置：A.是平衡位置B.是振子的最大位移位置C.是振子的最大速度位置D.是振子的能量最小位置3.下列关于简谐运动的说法中，正确的是：A.简谐运动的加速度总是与位移成正比B.简谐运动的加速度总是与速度成正比C.简谐运动的加速度总是与位移的平方成正比D.简谐运动的加速度总是与速度的平方成正比4.一个质量为m的物体在水平面上做简谐运动，振幅为A，当物体通过平衡位置时，其加速度大小为：A.0B.A/gC.mgD.mg/A5.一个弹簧振子的振动周期为T，当弹簧的劲度系数k增加一倍时，其振动周期：A.不变B.减小到原来的一半C.增加到原来的两倍D.增加到原来的四倍二、填空题要求：将正确答案填入下列各题的空格内。6.简谐运动的周期T与振幅A的关系是：_________。7.简谐运动的加速度a与位移x的关系是：_________。8.单摆的周期T与摆长L的关系是：_________。9.弹簧振子的周期T与劲度系数k的关系是：_________。10.简谐运动的角频率ω与周期T的关系是：_________。三、计算题要求：解答下列各题。11.一个质量为0.1kg的物体，在劲度系数为10N/m的弹簧上做简谐运动，当物体通过平衡位置时，其速度大小为0.5m/s。求：（1）振幅A；（2）周期T；（3）最大加速度a_max。12.一个质量为0.2kg的物体，在摆长为0.5m的单摆上做简谐运动，当物体通过平衡位置时，其速度大小为2m/s。求：（1）振幅A；（2）周期T；（3）最大加速度a_max。四、解答题要求：解答下列各题，写出解题过程和最终答案。13.一个弹簧振子的质量为0.2kg，弹簧的劲度系数为20N/m。当振子从最大位移处开始振动时，求：（1）振子的最大速度；（2）振子的最大加速度；（3）振子的最大动能。14.一个质量为0.15kg的物体在水平面上做简谐运动，振幅为0.05m，弹簧的劲度系数为10N/m。当物体通过平衡位置时，其速度大小为1.5m/s。求：（1）振子的周期；（2）振子的最大加速度；（3）振子的最大位移。五、论述题要求：根据所学知识，论述简谐运动的特点及其在物理学中的应用。15.论述简谐运动的特点，并说明其在物理学中的重要性。六、实验题要求：根据实验原理，设计一个实验来验证简谐运动的周期与振幅的关系。16.设计一个实验来验证简谐运动的周期与振幅的关系，包括实验步骤、所需仪器和预期结果。本次试卷答案如下：一、选择题1.B解析：简谐振子的速度在平衡位置处最大，在最大位移处为零。当位移为A/2时，速度为最大速度的一半，即v=Aω，其中ω为角频率，T为周期，所以v=A/(2π√(k/m))，其中k为弹簧劲度系数，m为质量。因此，v=A/√2。2.D解析：在简谐运动中，当物体通过平衡位置时，速度最大，动能最大，势能最小，因此加速度为零，能量最小。3.A解析：简谐运动的加速度与位移成正比，根据胡克定律F=-kx，加速度a=F/m=-kx/m。4.B解析：当物体通过平衡位置时，加速度由弹簧的回复力提供，回复力等于重力mg，所以加速度a=mg。5.A解析：弹簧振子的周期T与弹簧的劲度系数k无关，只与质量m和弹簧的长度有关，T=2π√(m/k)。二、填空题6.T=2π√(A/g)解析：简谐运动的周期T与重力加速度g和振幅A的关系为T=2π√(A/g)。7.a=-ω^2x解析：简谐运动的加速度a与位移x的关系为a=-ω^2x，其中ω为角频率。8.T=2π√(L/g)解析：单摆的周期T与摆长L和重力加速度g的关系为T=2π√(L/g)。9.T=2π√(m/k)解析：弹簧振子的周期T与质量m和弹簧的劲度系数k的关系为T=2π√(m/k)。10.ω=2π/T解析：简谐运动的角频率ω与周期T的关系为ω=2π/T。三、计算题11.（1）振幅A=0.25m；（2）周期T=0.2s；（3）最大加速度a_max=2.5m/s^2。解析：振幅A=v/(ω)=0.5/(2π√(10/0.1))=0.25m；周期T=2π√(m/k)=2π√(0.1/10)=0.2s；最大加速度a_max=ω^2A=(2π/0.2)^2*0.25=2.5m/s^2。12.（1）振幅A=0.1m；（2）周期T=1s；（3）最大加速度a_max=4m/s^2。解析：振幅A=v/(ω)=2/(2π√(0.5/g))=0.1m；周期T=2π√(L/g)=2π√(0.5/9.8)=1s；最大加速度a_max=ω^2A=(2π/1)^2*0.1=4m/s^2。四、解答题13.（1）振子的最大速度v_max=√(k/m)A；（2）振子的最大加速度a_max=k/mA；（3）振子的最大动能E_k=1/2mv_max^2。解析：根据简谐运动公式v_max=√(k/m)A，a_max=k/mA，E_k=1/2mv_max^2。14.（1）振子的周期T=2π√(m/k)A；（2）振子的最大加速度a_max=k/mA；（3）振子的最大位移A=v_max/(ω)。解析：周期T=2π√(m/k)A，a_max=k/mA，A=v_max/(ω)。五、论述题15.简谐运动的特点包括：周期性、等时性、对称性、能量守恒。简谐运动在物理学中的应用广泛，如弹簧振子、单摆、振动电路等。六、实验题16.实验步骤：（1）固定一个弹簧，测量其长度L0；（2）将一个已知质量的物体挂在弹簧上，测量弹簧的伸长量x0；（3）改变物体的质量，重复步骤（2）；