2018-2019學(xué)年高中物理 第11章 機(jī)械振動(dòng) 課時(shí)提升作業(yè)一 11.1 簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng) 新人教版選修3-4

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1、課時(shí)提升作業(yè) 一　簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng) (40分鐘　100分) 一、選擇題(本題共7小題,每小題8分,共56分) 1.(多選)從運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)及運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)來(lái)看,簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)是一種　(　　) A.勻速運(yùn)動(dòng)　　　　　　　 B.變速運(yùn)動(dòng) C.勻變速運(yùn)動(dòng) D.加速度不斷變化的運(yùn)動(dòng) 【解析】選B、D。由于簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)物體的位移隨時(shí)間的變化規(guī)律為正弦規(guī)律,由此可得,該物體的速度、加速度的大小和方向都做周期性的變化,故A、C錯(cuò),B、D對(duì)。 2.(多選)下列說(shuō)法中正確的是　(　　) A.彈簧振子的平衡位置一定在彈簧的原長(zhǎng)位置 B.彈簧振子的平衡位置可能在彈簧的原長(zhǎng)位置 C.彈簧振子的運(yùn)動(dòng)是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng) D

2、.彈簧振子的運(yùn)動(dòng)是振動(dòng),不是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng) 【解析】選B、C。通過水平、豎直彈簧振子來(lái)分析其平衡位置,水平彈簧振子其平衡位置就在彈簧原長(zhǎng)的位置。在豎直懸掛的彈簧下端固定一個(gè)鋼球,它們組成了一個(gè)振動(dòng)系統(tǒng),其平衡位置不在彈簧的原長(zhǎng)位置,而是在彈力與重力平衡(即合力為零)的位置,故A錯(cuò),B對(duì);彈簧振子的運(yùn)動(dòng)滿足位移隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化,是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),故C對(duì),D錯(cuò)。 3.一個(gè)彈簧振子在A、B間做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),O為平衡位置,如圖所示,以某一時(shí)刻作為計(jì)時(shí)起點(diǎn)(t為0),經(jīng)周期,振子具有正方向最大的加速度,那么在如圖所示的幾個(gè)振動(dòng)圖象中,正確反映振子振動(dòng)情況(以向右為正方向)的是　(　　) 【解析】選D。

3、本題可采用逐項(xiàng)代入法,找到周期時(shí),具有正方向最大加速度的是D。 4.如圖所示為某質(zhì)點(diǎn)在0～4s內(nèi)的振動(dòng)圖象,則　(　　) A.質(zhì)點(diǎn)在3 s末的位移為2 m B.質(zhì)點(diǎn)在4 s末的位移為8 m C.質(zhì)點(diǎn)在4 s內(nèi)的路程為8 m D.質(zhì)點(diǎn)在4 s內(nèi)的路程為零 【解析】選C。振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)的位移指的是質(zhì)點(diǎn)離開平衡位置的位移。位移是矢量,有大小,也有方向。因此3s末的位移為-2 m,4 s末的位移為零。路程是指質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的路徑的長(zhǎng)度,在4 s內(nèi)應(yīng)該是從平衡位置到最大位移位置這段距離的4倍,即為8 m,C正確。 5.一個(gè)質(zhì)點(diǎn)做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),它的振動(dòng)圖象如圖所示,則　(　　) A.圖中的曲線部分

4、是質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡 B.有向線段OA是質(zhì)點(diǎn)在t1時(shí)間內(nèi)的位移 C.有向線段OA在x軸的投影是質(zhì)點(diǎn)在t1時(shí)刻的位移 D.有向線段OA的斜率是質(zhì)點(diǎn)在t1時(shí)刻的速率 【解析】選C。圖中的曲線部分是質(zhì)點(diǎn)的位移與時(shí)間的對(duì)應(yīng)關(guān)系,不是質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡,故A錯(cuò);質(zhì)點(diǎn)在t1時(shí)間內(nèi)的位移,應(yīng)是曲線在t1時(shí)刻的縱坐標(biāo),故B錯(cuò),C對(duì);質(zhì)點(diǎn)在t1時(shí)刻的速率應(yīng)是曲線在t1時(shí)刻所對(duì)應(yīng)的曲線的斜率,故D錯(cuò)。 6.(多選)如圖所示是質(zhì)點(diǎn)做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的圖象。由此可知　(　　) A.t=0時(shí),質(zhì)點(diǎn)位移、速度均為零 B.t=2s時(shí),質(zhì)點(diǎn)位移最大、速度為零 C.t=4s時(shí),質(zhì)點(diǎn)位移為零、速度負(fù)向最大 D.t=8s時(shí),

5、質(zhì)點(diǎn)停止運(yùn)動(dòng) 【解析】選B、C。t=0時(shí),速度最大,位移為零,A錯(cuò);t=2s時(shí),質(zhì)點(diǎn)位移最大、速度為零,B對(duì);t=4s時(shí),質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過平衡位置,位移為零,速度沿負(fù)方向最大,C正確;t=8s時(shí),質(zhì)點(diǎn)位移為零,速度最大,D錯(cuò)。 7.(多選)一質(zhì)點(diǎn)做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),如圖所示,在0.2s到0.3s這段時(shí)間內(nèi)質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)情況是　(　　) A.沿負(fù)方向運(yùn)動(dòng),且速度不斷增大 B.沿負(fù)方向運(yùn)動(dòng),且位移不斷增大 C.沿正方向運(yùn)動(dòng),且速度不斷增大 D.沿正方向運(yùn)動(dòng),且加速度不斷減小 【解析】選C、D。由圖象可看出,在0.2s至0.3s這段時(shí)間內(nèi),質(zhì)點(diǎn)沿負(fù)方向的位移不斷減小,說(shuō)明質(zhì)點(diǎn)正沿正方向由負(fù)的最大位移向

6、著平衡位置運(yùn)動(dòng),由此可判斷A、B是錯(cuò)誤的。0.2s至0.3s之間質(zhì)點(diǎn)加速度不斷減小,而加速度方向沿正方向,故D正確。又質(zhì)點(diǎn)的速度方向與加速度方向都是正方向,故質(zhì)點(diǎn)做變加速運(yùn)動(dòng),質(zhì)點(diǎn)速度不斷增大,所以C正確。 二、非選擇題(14分) 8.如圖所示是某彈簧振子做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的位移隨時(shí)間變化的圖象,求: (1)振子在從計(jì)時(shí)時(shí)刻起20s內(nèi)通過的路程。 (2)在30s末,振子的位移。 【解析】(1)由圖可知,振子離開平衡位置的最大距離為30cm,在20 s內(nèi)正好一個(gè)來(lái)回,故通過的路程為60 cm。 (2)由圖可知:在30 s末,振子的位移大小為30 cm,方向沿x軸的負(fù)方向。 答案:(1)

7、60cm　(2)30 cm,方向沿x軸的負(fù)方向 1.(15分)(1)(多選)彈簧振子做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),振動(dòng)圖象如圖所示,則下列說(shuō)法正確的是　(　　) A.t1、t2時(shí)刻振子的速度大小相等,方向相反 B.t1、t2時(shí)刻振子的位移大小相等,方向相反 C.t2、t3時(shí)刻振子的速度大小相等,方向相反 D.t2、t4時(shí)刻振子的位移大小相等,方向相反 E.t3、t4時(shí)刻振子的加速度大小相等,方向相同 (2)如圖所示,簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的圖象上有a、b、c、d、e、f六個(gè)點(diǎn),其中: ①與a點(diǎn)位移相同的點(diǎn)有哪些? ②與a點(diǎn)速度相同的點(diǎn)有哪些? ③圖象上從a點(diǎn)到c點(diǎn),質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過的路程為多少?

8、 【解析】(1)選A、D、E。從圖象可看出,t1、t2時(shí)刻振子位于同一位置,位移大小相等,方向相同,速度大小相等,方向相反,故A正確,B錯(cuò)誤;t2、t3時(shí)刻振子位移大小相等,方向相反,速度大小相等,方向相同,故C錯(cuò)誤;t2、t4時(shí)刻振子分別位于平衡位置兩側(cè)且對(duì)稱,位移大小相等,方向相反,故D正確;t3、t4時(shí)刻振子加速度大小相等,方向相同,E正確。 (2)①分析圖象可得a、b、e、f的位移均為1cm。c、d點(diǎn)的位移都是-1cm。故與a點(diǎn)位移相同的點(diǎn)為b、e、f三點(diǎn)。 ②由①可知,圖象上的a、b、e、f點(diǎn)對(duì)應(yīng)質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到同一位置。圖象上的c、d點(diǎn)對(duì)應(yīng)質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到關(guān)于O點(diǎn)對(duì)稱的另一位置。故以上6個(gè)

9、點(diǎn)的速度大小相等。再結(jié)合圖象可以判斷a、b、c、d、e、f6個(gè)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方向分別為向上、向下、向下、向上、向上和向下。故與a點(diǎn)有相同速度的點(diǎn)為d和e。 ③圖象上從a點(diǎn)到b點(diǎn),對(duì)應(yīng)質(zhì)點(diǎn)從正方向1cm處先是到達(dá)2cm處又返回到1cm處,通過的路程為2cm。從b點(diǎn)到c點(diǎn),對(duì)應(yīng)質(zhì)點(diǎn)從正方向1cm處經(jīng)平衡位置運(yùn)動(dòng)到負(fù)方向1cm處,通過的路程也為2cm,故從a點(diǎn)到c點(diǎn)總共通過的路程為4cm。 答案:(1)A、D、E　(2)①b、e、f　②d、e　③4cm 2.(15分)(1)(多選)彈簧振子以O(shè)點(diǎn)為平衡位置,在水平方向上的A、B兩點(diǎn)間做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),以下說(shuō)法正確的是　(　　) A.振子在A、B兩點(diǎn)時(shí)

10、的速度為零位移不為零 B.振子在通過O點(diǎn)時(shí)速度的方向?qū)l(fā)生改變 C.振子所受的彈力方向總跟速度方向相反 D.振子離開O點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)總是減速運(yùn)動(dòng),靠近O點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)總是加速運(yùn)動(dòng) E.振子在A、B兩點(diǎn)時(shí)加速度不相同 (2)某質(zhì)點(diǎn)做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的振動(dòng)圖象如圖所示。根據(jù)圖象中的信息,回答下列問題。 ①質(zhì)點(diǎn)離開平衡位置的最大距離有多大? ②質(zhì)點(diǎn)在10s末和20 s末的位移是多少? ③質(zhì)點(diǎn)在15 s和25 s時(shí)各向什么方向運(yùn)動(dòng)? ④質(zhì)點(diǎn)在前30 s內(nèi)的運(yùn)動(dòng)路程是多少? 【解析】(1)選A、D、E。振子在A、B兩點(diǎn)時(shí)的速度為零,但位移為最大,故A正確;振子經(jīng)過O點(diǎn)時(shí)速度方向不變,故B錯(cuò);彈力的方

11、向有時(shí)也與速度方向相同,故C錯(cuò)。振子離開O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí),加速度方向與速度方向相反,是減速運(yùn)動(dòng);靠近O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí),加速度方向與速度方向相同,是加速運(yùn)動(dòng),D正確;振子在A、B兩點(diǎn)時(shí),加速度大小相同,方向相反,E正確。 (2)①質(zhì)點(diǎn)離開平衡位置的最大距離等于質(zhì)點(diǎn)的最大位移的大小,由題圖看出,此距離為20cm。 ②質(zhì)點(diǎn)在10 s末的位移x1=20cm,20 s末的位移x2=0。 ③15s末質(zhì)點(diǎn)位移為正,15 s后的一段時(shí)間,位移逐漸減小,故質(zhì)點(diǎn)在15 s末向負(fù)方向運(yùn)動(dòng),同理可知,25 s末質(zhì)點(diǎn)也向負(fù)方向運(yùn)動(dòng)。 ④前30 s質(zhì)點(diǎn)先是由平衡位置沿正方向振動(dòng)了20 cm,又返回平衡位置,最后又到達(dá)負(fù)方向20 cm處,故質(zhì)點(diǎn)在前30 s內(nèi)的總路程為60 cm。 答案:(1)A、D、E (2)①20 cm?、?0 cm　0 ③負(fù)方向　負(fù)方向　④60 cm 6