高二物理选择性必修一（2019版） 2.2 简谐运动的描述 过关检测（含答案）

第第页高二物理选择性必修一2.2简谐运动的描述过关检测一、单选题1．一个弹簧振子在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．2．一水平弹簧振子作简谐运动，从某时刻开始计时，其振动图像如图所示，则下列说法正确的是（）A．振子计时起点位置是平衡位置B．图中振子振动方程为x=2cosC．t=0s时振子振动方向沿x轴向上，速度增大D．振子在1s时的位移为2cm，速度最大，加速度最大且向指向平衡位置3．扬声器是语音和音乐的播放装置，在生活中无处不在。如图所示是扬声器纸盆中心做简谐运动的振动图像，下列判断正确的是（）A．t=1×10B．t=2×10C．在0~D．纸盆中心做简谐运动的方程为x=14．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，一质量为m的物块从其正上方某处由静止下落，落至薄板上后和薄板始终粘连，其位置随时间变化的图像（x-t）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，空气阻力不计，则（）A．当物块开始简谐运动后，振动周期为0.4sB．t=0.4s时弹簧的弹力小于2mgC．从0.2s到0.4s的过程中物块加速度先变小再变大D．若增大物块自由下落的高度，则物块与薄板粘连后简谐运动的周期增大5．如图所示，虚线和实线分别为甲、乙两个弹簧振子做简谐运动的图象，则下列说法正确的是（）A．任意时刻，甲振子的位移都比乙振子的位移大B．t＝0时，甲、乙两振子的振动方向相反C．前2s内，甲、乙两振子的加速度均为正值D．第2s末，甲的加速度达到其最大值，乙的速度达到其最大值6．手抓住绳的一端上下振动，产生沿绳传播的机械波，改变手的振动频率，某时刻的波形图如图所示，则下列说法正确的是（）A．随着手的振动频率改变，绳波的波长逐渐增大B．随着手的振动频率改变，绳波的波速逐渐增大C．随着手的振动频率改变，绳波的波速逐渐减小D．手的振动频率在逐渐增大二、多选题7．一列简谐横波在t=2A．波速为9cm/sB．波沿x轴负方向传播C．质点P的平衡位置坐标为3cmD．质点Q再经过168．如图（a）所示，一根水平张紧的弹性长绳上有等间距的Q'、P'、O、P、Q为质点，相邻两质点间距离为1mA．当波在绳中传播时，波速为10B．若O质点振动加快，波的传播速度变大C．P'D．当Q'质点第一次到达负向最大位移时，O质点已经通过259．一简谐横波在同一均匀介质中沿x轴正方向传播，A、B是x轴上的两质点，波源的平衡位置在坐标原点。t=0时刻波源开始振动，t=0.A．这列波的波速大小为2m/sB．波源开始振动的方向沿y轴正方向C．t=0.D．t=0.10．如图所示，一弹簧振子沿x轴做简谐运动，平衡位置在坐标原点O。t=0时振子的位移为-0.1m，t=1s时位移为0.1m，则下列判断正确的是（）A．若振幅为0.1m，振子的周期可能为25B．若振幅为0.1m，振子的周期可能为2sC．若振幅为0.2m，振子的周期可能为4sD．若振幅为0.2m，振子的周期可能为6s三、综合题11．一列简谐横波在t=0时的波形图如图所示。介质中x=2m处的质点P沿y轴方向做简谐运动的表达式为y=8sin（2πt）（y的单位为cm）。求：（1）这列波的波长与振幅；（2）这列波的波速大小及传播方向。12．学习了单摆的知识后，小刚尝试自己来通过实验动手绘制一个单摆的位移-时间图样。如图甲所示，他在细线下悬挂一个除去了柱塞的注射器，注射器内装上墨汁。当注射器摆动时，小刚沿着垂直于摆动的方向拖动木板，得到如图乙所示由O至A的一段图样，请完成以下问题：（1）将得到的图样建立坐标系，横坐标代表什么物理量？纵坐标代表什么物理量？（2）已知小刚以5cm/s的速率拖动木板，且测得OA间的直线距离为20cm，那么请你在丙图上将各坐标轴缺失信息标注完整；（3）若小刚将拖动木板的速度加快为10cm/s，OA之间的图样将发生变化，请大致在丁图上画出变化后的图样。

答案解析部分1．【答案】D【解析】【解答】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，ABC不符合题意，D符合题意；故答案为：D．

【分析】v-t图像上点的切线斜率表示加速度，经过1/4周期，振子具有正方向的最大加速度，即在该时刻斜率为正的最大值。2．【答案】B【解析】【解答】A．由图知，振子计时起点位置不是平衡位置，A不符合题意；B．设图中振子振动方程为x=2cos当t=0时x=-1cm当t=1s时x=2cm代入解得ω=φ=所以图中振子振动方程为x=2cosB符合题意；C．由图知，t=0s时振子振动方向沿x轴向下，速度减小，C不符合题意；D．振子在1s时的位移为2cm，速度最小，加速度最大且向指向平衡位置，D不符合题意。故答案为：B。

【分析】利用图像可以判别振子开始计时位置不是平衡位置；利用振子的坐标结合振动的表达式可以求出简谐振动的方程；利用图像可以判别振子振动的方向；当振子位移等于2cm时速度最小，加速度最大且指向平衡位置。3．【答案】A【解析】【解答】A．t=1×10B．t=2×10C．在0~D．纸盆中心做简谐运动的方程为x=AD不符合题意。故答案为：A。

【分析】利用其纸盆的位置可以判别位移的大小；利用其位移的大小可以判别加速度和速度的方向；利用其振幅和角速度的大小可以求出纸盆简谐运动的方程。4．【答案】C【解析】【解答】A．t=0.2s时物块刚接触薄板，落至薄板上后和薄板始终粘连，构成竖直方向的弹簧振子，并且从图像看，0.2s以后的图像为正弦函数曲线，B点为最低点，C点为最高点，故周期为T=2×A不符合题意；B．B点为最低点，C点为最高点，由对称性可知x=30cm为平衡位置，有k×(30−20B不符合题意；C．x=30cm为平衡位置加速度最小，则从0.2s到0.4s的过程中物块加速度先变小再变大，C符合题意；D．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，故物块与薄板粘连后振动周期不变，D不符合题意。故答案为：C。

【分析】利用其物块的最低点和最高点对应的时刻可以求出运动的周期，利用其最低点位置可以判别弹力大于重力；利用其合力结合牛顿第二定律可以判别加速度的大小变化；当增加其物块下落的高度，其简谐运动的周期保持不变。5．【答案】B【解析】【解答】A．由图可知，部分时刻甲振子的位移比乙振子的位移小，A不符合题意；B．t＝0时，甲向y轴正方向振动、乙向y轴负方向振动，振子的振动方向相反，B符合题意；C．前2s内，甲振子的加速度为负值，C不符合题意；D．第2s末，甲的速度达到最大值，乙的加速度达到其最大值，D不符合题意。故答案为：B。

【分析】利用其图像可以判别部分时刻其甲位移小于乙的位移；利用其质点的位置可以判别振动的方向；利用其位置可以判别振子加速度的方向；利用其振子的位置可以判别速度和加速度的大小。6．【答案】D【解析】【解答】由图可知随着手的振动频率改变，绳波的波长逐渐减小，但由于传播介质不变，所以波速不变，根据f=可知手的振动频率逐渐增大，ABC不符合题意，D符合题意。故答案为：D。

【分析】根据波传播的波长和速度的关系判断波速的大小，利用周期和频率的关系判断频率的变化情况。7．【答案】B,C【解析】【解答】A．由题图可知波的周期为2s，波长为36cm，则波速v=A不符合题意；B．由图乙可知t=2C．设质点P平衡位置的x坐标分别为xP。由题图甲知，x=0处因此xC符合题意；D．在t=16s故答案为：BC。

【分析】根据简谐波的图像以及简谐运动的图形得出该波的波长以及该波的周期，结合波长和波速的关系得出该波传播的波速，利用波的传播方向以及质点的振动方向得出该波的传播方向，根据质点振动的周期性以及质点不随波迁移进行分析判断。8．【答案】A,D【解析】【解答】A．由题可知，波长为λ=4mA符合题意；B．波速由介质决定，与频率无关，故O质点振动加快，波的传播速度不变，B不符合题意；C．依题意，向左、向右传播的两列波关于y轴左右对称，步调总是相同，C不符合题意；D．振动从O点传到Q′时，O质点已经振动半个周期，Q′起振方向向上，当Q′点振动第一次达到负向最大位移时，质点O已经了12+D符合题意。故答案为：AD。

【分析】根据该波的波长和周期的关系得出该波的波速，波速由介质决定，与频率无关，从而进行分析判断。9．【答案】A,C【解析】【解答】A．由图可知波的波长为λ周期为T=0这列波的波速大小为v=A符合题意；B．由波的传播方向与质点振动方向的关系可知，波源开始振动的方向沿y轴负方向，B不符合题意；C．质点B第一次位于波谷的时间为t=C符合题意；D．t=0.2s时波刚好传到质点A，则所以在t=0.65则t=0.65所以质点B正在向y轴正方向振动，D不符合题意。故答案为：AC。

【分析】根据波传播的速度和周期的关系得出该波传播的速度，波的传播方向与质点振动方向的关系得出波源始振动的方向。10．【答案】A,D【解析】【解答】AB．若振幅为0.1m，说明该振子初始位置在波谷，t=1s振子在波峰，则有当n=0时，振子的周期为T=2当n=1时T=当n=2时T=A符合题意，B不符合题意；CD．若该振子的振幅为0.2m，则由x=A可知，当该振子起振方向不同时，可能经过t=T2、T6或或(或(当n=0时，T=2s或T=6s当t=1s时，T=23s或故答案为：AD。

【分析】根据弹簧振子的运动特点以及简谐运动的多解性分析求解。11．【答案】（1）解：从波形图可知λ=4从P点做简谐运动的表达式可知振幅A=8（2）解：从P点做简谐运动的表达式可知简谐运动的圆频率ω=2π进而可求出周期T=波速v=根据P点做简谐运动的表达式可判断出P点在t=0时沿y轴正向运动，从而判断出这列波沿x轴正方向传播【解析】【分析】（1）根据波形图确定波长和振幅；

（2）根据圆频率周期的关系求出周期，结合波速与波长与周期的关系求出波传播的速度。12．【答案】（1）横坐标代表时间，纵坐标代表离开平衡位置的位移；（2）（3）【解析】【解答】（1）将得到的图样建立坐标系，横坐标代表时间，纵坐标代表离开平衡