《2024年新编高中同步作业高中物理选择性必修第一册人教版》

任务二 对简谐运动图像的理解
[探究活动]
研究一个物体的振动是否为简谐运动，可以通过作出的振动图像来判断。如图所示，在弹簧振子的小球上安装一记录用的毛笔P，在下面放一白纸。

（1）振子振动时白纸不动，画出的轨迹是怎样的？
（2）振子振动时，匀速拖动白纸，画出的轨迹又是怎样的？

答案： [探究活动]
提示：
(1)一条直线。
(2)一条正弦(或余弦)曲线。

2.（多选）如图所示是用频闪照相的方法获得的弹簧振子的位移—时间图像，下列有关该图像的说法正确的是（ ）

A. 该图像的坐标原点是建立在弹簧振子的平衡位置
B. 从图像可以看出小球在振动过程中是沿t轴方向移动的
C. 为了显示小球在不同时刻偏离平衡位置的位移，让底片沿垂直x轴方向匀速运动
D. 图像中小球的疏密显示出相同时间内小球位置变化快慢的不同

答案： 2. ACD 解析：该图像的坐标原点是建立在弹簧振子的平衡位置，小球在振动过程是沿x轴方向移动的，A正确，B错误；由获得图像的方法知，C正确；频闪照相是在相同时间间隔时留下的小球的像，因此小球的疏密显示了它的位置变化快慢，D正确。

3. 如图所示，一个弹簧振子在A、B间做简谐运动，O点是平衡位置，以某时刻作为计时起点（t = 0），经过$\frac{T}{4}$，小球具有正方向的最大速度。那么下列四幅图像中能够正确反映振子的振动情况的是（ ）

答案： 3. D 解析：由4T​时刻振子中小球具有最大速度可知，此时刻小球的位移为0，故A、C错误；由4T​时刻小球具有正方向的最大速度可知，此时小球由负向位移处向正向位移处运动，B错误，D正确。

4. 如图所示为某一水平弹簧振子的振动图像，|x1|＞|x2|，由图可知，在t1和t2两个时刻，振子中小球振动的速度v1、v2与加速度a1、a2的关系为（ ）

A. v1＜v2，方向相同
B. v1＜v2，方向相反
C. a1＞a2，方向相同
D. a1＜a2，方向相反

答案： 4. A 解析：由题图知，t1、t2两时刻，小球都在沿x轴负方向运动，越靠近平衡位置，速度越大，故A正确，B错误；对小球受力分析，由F=ma =－kx，可知a1＞a2，方向相反，故C、D错误。

5.（多选）如图甲所示的弹簧振子在A、B两点间做简谐运动，O点为平衡位置，图乙为此弹簧振子的振动图像，则（ ）

A. t = 0.6 s时，小球的速度最大
B. 从t = 0到t = 0.2 s时间内，小球做加速度增大的减速运动
C. 在t = 0.5 s和t = 0.7 s两个时刻，小球在同一位置
D. t = 0.2 s时，小球的位移为负向最大值

答案： 5. BC 解析：由题图可知，t=0.6 s时，弹簧振子中小球的位移为负向最大值，速度为0，故A错误；从t=0到t=0.2 s时间内，小球的位移增大，加速度增大，速度减小，所以小球做加速度增大的减速运动，故B正确；在t=0.5 s和t=0.7 s两个时刻，小球的位移相同，说明小球在同一位置，故C正确；t=0.2 s时，小球的位移为正向最大，故D错误。