2023-2025全国高考物理试题汇编：简谐运动的描述

2023-2025全国高考真题物理汇编

简谐运动的描述

一、单选题

1.（2024浙江高考真题）如图1所示，质量相等的小球和点光源，分别用相同的弹簧竖直悬挂于同一水平

杆上，间距为/,竖直悬挂的观测屏与小球水平间距为2/,小球和光源做小振幅运动时，在观测屏上可观

测小球影子的运动。以竖直向上为正方向，小球和光源的振动图像如图2所示，则（）

图1图2

A.。时刻小球向上运动B.时刻光源的加速度向上

C.。时刻小球与影子相位差为万D.G时刻影子的位移为5A

2.（2024福建高考真题）如图（a）,装有砂粒的试管竖直静浮于水中，将其提起一小段距离后释放，一段

时间内试管在竖直方向的振动可视为简谐运动。取竖直向上为正方向，以某时刻作为计时起点，试管振动

图像如图（b）所示，则试管（）

A,振幅为2.0cmB.振动频率为2.5Hz

C.在/=0.1s时速度为零D.在t=0.2s时加速度方向竖直向下

3.（2024河北高考真题）如图，一电动机带动轻杆在竖直框架平面内匀速转动，轻杆一端固定在电动机的

转轴上，另一端悬挂一紫外光笔，转动时紫外光始终竖直投射至水平铺开的感光纸上，沿垂直于框架的方

向匀速拖动感光纸，感光纸上就画出了描述光点振动的XT图像.已知轻杆在竖直面内长0.1m,电动机转

速为12r/min.该振动的圆频率和光点在12.5s内通过的路程分别为（）

A.0.2rad/s,1.OmB,0.2rad/s,1.25mC,1.26rad/s,1.0mD.1.26rad/s,1.25m

4.（2024北京高考真题）图甲为用手机和轻弹簧制作的一个振动装置。手机加速度传感器记录了手机在竖

直方向的振动情况，以向上为正方向，得到手机振动过程中加速度。随时间r变化的曲线为正弦曲线，如

图乙所示。下列说法正确的是（）

/〃〃〃〃〃J/.a/(m-s-2)

i

s

i

r

甲乙

A.r=。时，弹簧弹力为0

B.r=0.2s时，手机位于平衡位置上方

C.从r=O至f=0.2s,手机的动能增大

D.a随/'变化的关系式为a=4sin（2.5R）m/s2

二、多选题

5.（2025河北高考真题）如图，截面为等腰三角形的光滑斜面体固定在水平地面上，两个相同的小物块通

过不可伸长的细绳跨过顶端的轻质定滑轮，静止在斜面体两侧，细绳与斜面平行。此外，两物块分别用相

同的轻质弹簧与斜面体底端相连，且弹簧均处于原长。将左侧小物块沿斜面缓慢拉下一小段距离，然后松

开。弹簧始终在弹性限度内，斜面倾角为。，不计摩擦和空气阻力。在两物块运动过程中，下列说法正确

的是（）

A.左侧小物块沿斜面做简谐运动

B.细绳的拉力随左侧小物块加速度的增大而增大

C.右侧小物块在最高位置的加速度与其在最低位置的加速度大小相等

D.若e增大，则右侧小物块从最低位置运动到最高位置所用的时间变长

6.（2025甘肃高考真题）如图，轻质弹簧上端固定，下端悬挂质量为2根的小球A,质量为相的小球B与

A用细线相连，整个系统处于静止状态。弹簧劲度系数为匕重力加速度为g。现剪断细线，下列说法正确

的是（）

✓A✓

BQm

A.小球A运动到弹簧原长处的速度最大B.剪断细线的瞬间，小球A的加速度大小为日

C.小球A运动到最高点时，弹簧的伸长量为罕D.小球A运动到最低点时，弹簧的伸长量为竽

kk

7.（2023山东高考真题）如图所示，沿水平方向做简谐振动的质点，依次通过相距L的A、2两点。己知

质点在A点的位移大小为振幅的一半，8点位移大小是A点的若倍，质点经过A点时开始计时，f时刻第

二次经过8点，该振动的振幅和周期可能是（）

AB

•・--------------

2L。2L2L122L12

BAC.-(=—,-tD.

-不了血V3+15币+1亍’

三、实验题

8.（2023湖南高考真题）某同学探究弹簧振子振动周期与质量的关系，实验装置如图（a）所示，轻质弹

簧上端悬挂在铁架台上，下端挂有钩码，钩码下表面吸附一个小磁铁，其正下方放置智能手机，手机中的

磁传感器可以采集磁感应强度实时变化的数据并输出图像，实验步骤如下:

图（a）

（1）测出钩码和小磁铁的总质量机；

（2）在弹簧下端挂上该钩码和小磁铁，使弹簧振子在竖直方向做简谐运动，打开手机的磁传感器软件,

此时磁传感器记录的磁感应强度变化周期等于弹簧振子振动周期；

（3）某次采集到的磁感应强度8的大小随时间，变化的图像如图（b）所示，从图中可以算出弹簧振子振

图（b）

（4）改变钩码质量，重复上述步骤；

（5）实验测得数据如下表所示，分析数据可知，弹簧振子振动周期的平方与质量的关系是（填“线性

的''或“非线性的”）；

m/kg10T/sT/sT2/S2

0.0152.430.2430.059

0.0253.140.3140.099

0.0353.720.3720.138

0.0454.220.4220.178

0.0554.660.4660.217

（6）设弹簧的劲度系数为％,根据实验结果并结合物理量的单位关系，弹簧振子振动周期的表达式可能是

（填正确答案标号）；

A.2万押’B.C.iTTyfmkD.2/rky[m

（7）除偶然误差外，写出一条本实验中可能产生误差的原因：.

9.（2024湖南高考真题）在太空，物体完全失重，用天平无法测量质量。如图，某同学设计了一个动力学

方法测量物体质量的实验方案，主要实验仪器包括：气垫导轨、滑块、轻弹簧、标准祛码、光电计时器和

待测物体，主要步骤如下：

即祛码

泵

（1）调平气垫导轨，将弹簧左端连接气垫导轨左端，右端连接滑块；

（2）将滑块拉至离平衡位置20cm处由静止释放，滑块第1次经过平衡位置处开始计时，第21次经过平

衡位置时停止计时，由此测得弹簧振子的振动周期T；

（3）将质量为机的祛码固定在滑块上，重复步骤（2）；

（4）依次增加祛码质量如测出对应的周期T,实验数据如下表所示，在图中绘制尸一,"关系图

线.

m/kgTkT2®

0.0000.6320.399

0.0500.7750.601

0.1000.89)30.797

0.1501.0C)11.002

0.2001.1C)51.221

0.250l.H，51.381

fr2/s2

1A...........…............

14；申;，藐Q

1.2：：彳申1

081里胃冷,蔡胃意

0.6臆茎g懑承

04m常震蓝母母

u/00.050.100.150.200.250.30m/kg

(5)由“2图像可知，弹簧振子振动周期的平方与祛码质量的关系是(填“线性的”或“非线性

的，5);

(6)取下祛码后，将待测物体固定在滑块上，测量周期并得到N=0.880S2,则待测物体质量是kg

(保留3位有效数字)；

(7)若换一个质量较小的滑块重做上述实验，所得图线与原图线相比将沿纵轴移动(填”正

方向”“负方向"或‘不”)。

参考答案

1.D

【详解】A.以竖直向上为正方向，根据图2可知，/时刻，小球位于平衡位置，随后位移为负值，且位

移增大，可知，;时刻小球向下运动，故A错误；

B.以竖直向上为正方向，芍时刻光源的位移为正值，光源振动图像为正弦式，表明其做简谐运动，根据

编=-kx=ma

可知，其加速度方向与位移方向相反，位移方向向上，则加速度方向向下，故B错误；

C.根据图2可知，小球与光源的振动步调总是相反，由于影子是光源发出的光被小球遮挡后，在屏上留

下的阴影，可知，影子与小球的振动步调总是相同，即弓时刻小球与影子相位差为0,故C错误；

D.根据图2可知，J时刻，光源位于最低点，小球位于最高点，根据直线传播能够在屏上影子的位置也

处于最高点，影子位于正方向上的最大位移处，根据几何关系有

IA+A

I+2/A+%影子

解得

无影子=54

即G时刻影子的位移为5A,故D正确。

故选D。

2.B

【详解】AB.根据图像(b)可知，振幅为1.0cm；周期为

T=0.4s

则频率为

故A错误，B正确；

C.根据图像可知，Z=0.1s时质点处于平衡位置，此时速度最大，故C错误；

D.根据图像可知，r=0.2s时质点处于负向最大位置处，则此时加速度方向竖直向上，故D错误。

故选Bo

3.C

【详解】紫外光在纸上的投影做的是简谐振动，电动机的转速为

n=12r/min=0.2r/s

因此角频率

a>=Inn=0.4万=1.26rad/s

周期为

简谐振动的振幅即为轻杆的长度A=0.Im,12.5s通过的路程为

12.5一,

s=-----x4A=1m

5

故选C。

4.D

【详解】A.由题图乙知，f=0时，手机加速度为0,由牛顿第二定律得弹簧弹力大小为

F—mg

A错误；

B.由题图乙知，t=0.2s时，手机的加速度为正，则手机位于平衡位置下方，B错误；

C.由题图乙知，从f=O至f=0.2s,手机的加速度增大，手机从平衡位置向最大位移处运动，速度减小,

动能减小，C错误；

D.由题图乙知

T=0.8s

则角频率

271

co=——=2.5^rad/s

T

则。随r变化的关系式为

a=4sin（2.5万f）m/s2

D正确。

故选D。

5.AC

【详解】A.对左侧小物块，设沿斜面向下的位移为x,贝IJ有T+依-〃7gsine=»7“

此时，对右侧小物块，有

mgsinO+kx—T=ma

联立可得

2Ax=2ma=2F

则左侧小物块受到的合外力

F=/na=kx,方向与位移方向相反，故其做简谐运动，故A正确；

B.根据以上分析，可得2T=27〃gsine,绳拉力保持不变，故B错误；

C.同理可知，右侧小物块也做简谐运动，根据对称性，其在最高和最低位置的加速度大小相等，故C正

确；

D.弹簧振子振动周期金=278,与斜面夹角无关，故D错误。

故选AC„

6.BC

【详解】A.剪断细线后，弹力大于A的重力，则A先向上做加速运动，随弹力的减小，则向上的加速度

减小，当加速度为零时速度最大，此时弹力等于重力，弹簧处于拉伸状态，选项A错误;

B.剪断细线之前则%=3mg

剪断细线瞬间弹簧弹力不变，则对A由牛顿第二定律与-2〃叼=2,na

解得A的加速度a=£

选项B正确；

C.剪断细线之前弹簧伸长量％=等

k

剪断细线后A做简谐振动，在平衡位置时弹簧伸长量％=2警

mg

即振幅为4=占-々

~T

由对称性可知小球A运动到最高点时，弹簧伸长量为华，选项C正确；

D.由上述分析可知，小球A运动到最低点时，弹簧伸长量为学，选项D错误。

k

故选BC。

7.BC

【详解】AB.当AB两点在平衡位置的同侧时有

1...V3..

-A=Asm(pa,-A=Asm<pb

可得

nn_p.।.2"

%=工；6=工或者<Pb=F

oJ3

因此可知第二次经过B点时％=看，

271

—71----

J------6r=/

27r

解得

T=4t

此时位移关系为

旦4」—

22

解得

,2L

V3-1

故A错误，B正确；

CD.当AB两点在平衡位置两侧时有

-^A=Asin<pa,^-A=Asin<pb

解得

冉=-彳或者%=■f-（由图中运动方向舍去），或者

6633

当第二次经过B点时处=子,则

W?一

2万

解得

T=-t

5

此时位移关系为

走Qi