2023-2025全國高考物理試題匯編：簡諧運動的描述

2023-2025全國高考真題物理匯編

簡諧運動的描述

一、單選題

1.（2024浙江高考真題）如圖1所示，質量相等的小球和點光源，分別用相同的彈簧豎直懸掛于同一水平

桿上，間距為/,豎直懸掛的觀測屏與小球水平間距為2/,小球和光源做小振幅運動時，在觀測屏上可觀

測小球影子的運動。以豎直向上為正方向，小球和光源的振動圖像如圖2所示，則（）

圖1圖2

A.。時刻小球向上運動B.時刻光源的加速度向上

C.。時刻小球與影子相位差為萬D.G時刻影子的位移為5A

2.（2024福建高考真題）如圖（a）,裝有砂粒的試管豎直靜浮于水中，將其提起一小段距離后釋放，一段

時間內試管在豎直方向的振動可視為簡諧運動。取豎直向上為正方向，以某時刻作為計時起點，試管振動

圖像如圖（b）所示，則試管（）

A,振幅為2.0cmB.振動頻率為2.5Hz

C.在/=0.1s時速度為零D.在t=0.2s時加速度方向豎直向下

3.（2024河北高考真題）如圖，一電動機帶動輕桿在豎直框架平面內勻速轉動，輕桿一端固定在電動機的

轉軸上，另一端懸掛一紫外光筆，轉動時紫外光始終豎直投射至水平鋪開的感光紙上，沿垂直于框架的方

向勻速拖動感光紙，感光紙上就畫出了描述光點振動的XT圖像.已知輕桿在豎直面內長0.1m,電動機轉

速為12r/min.該振動的圓頻率和光點在12.5s內通過的路程分別為（）

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

4.（2024北京高考真題）圖甲為用手機和輕彈簧制作的一個振動裝置。手機加速度傳感器記錄了手機在豎

直方向的振動情況，以向上為正方向，得到手機振動過程中加速度。隨時間r變化的曲線為正弦曲線，如

圖乙所示。下列說法正確的是（）

/〃〃〃〃〃J/.a/(m-s-2)

i

s

i

r

甲乙

A.r=。時，彈簧彈力為0

B.r=0.2s時，手機位于平衡位置上方

C.從r=O至f=0.2s,手機的動能增大

D.a隨/'變化的關系式為a=4sin（2.5R）m/s2

二、多選題

5.（2025河北高考真題）如圖，截面為等腰三角形的光滑斜面體固定在水平地面上，兩個相同的小物塊通

過不可伸長的細繩跨過頂端的輕質定滑輪，靜止在斜面體兩側，細繩與斜面平行。此外，兩物塊分別用相

同的輕質彈簧與斜面體底端相連，且彈簧均處于原長。將左側小物塊沿斜面緩慢拉下一小段距離，然后松

開。彈簧始終在彈性限度內，斜面傾角為。，不計摩擦和空氣阻力。在兩物塊運動過程中，下列說法正確

的是（）

A.左側小物塊沿斜面做簡諧運動

B.細繩的拉力隨左側小物塊加速度的增大而增大

C.右側小物塊在最高位置的加速度與其在最低位置的加速度大小相等

D.若e增大，則右側小物塊從最低位置運動到最高位置所用的時間變長

6.（2025甘肅高考真題）如圖，輕質彈簧上端固定，下端懸掛質量為2根的小球A,質量為相的小球B與

A用細線相連，整個系統處于靜止狀態。彈簧勁度系數為匕重力加速度為g。現剪斷細線，下列說法正確

的是（）

?A?

BQm

A.小球A運動到彈簧原長處的速度最大B.剪斷細線的瞬間，小球A的加速度大小為日

C.小球A運動到最高點時，彈簧的伸長量為罕D.小球A運動到最低點時，彈簧的伸長量為竽

kk

7.（2023山東高考真題）如圖所示，沿水平方向做簡諧振動的質點，依次通過相距L的A、2兩點。己知

質點在A點的位移大小為振幅的一半，8點位移大小是A點的若倍，質點經過A點時開始計時，f時刻第

二次經過8點，該振動的振幅和周期可能是（）

AB

??--------------

2L。2L2L122L12

BAC.-(=—,-tD.

-不了血V3+15幣+1亍’

三、實驗題

8.（2023湖南高考真題）某同學探究彈簧振子振動周期與質量的關系，實驗裝置如圖（a）所示，輕質彈

簧上端懸掛在鐵架臺上，下端掛有鉤碼，鉤碼下表面吸附一個小磁鐵，其正下方放置智能手機，手機中的

磁傳感器可以采集磁感應強度實時變化的數據并輸出圖像，實驗步驟如下:

圖（a）

（1）測出鉤碼和小磁鐵的總質量機；

（2）在彈簧下端掛上該鉤碼和小磁鐵，使彈簧振子在豎直方向做簡諧運動，打開手機的磁傳感器軟件,

此時磁傳感器記錄的磁感應強度變化周期等于彈簧振子振動周期；

（3）某次采集到的磁感應強度8的大小隨時間，變化的圖像如圖（b）所示，從圖中可以算出彈簧振子振

圖（b）

（4）改變鉤碼質量，重復上述步驟；

（5）實驗測得數據如下表所示，分析數據可知，彈簧振子振動周期的平方與質量的關系是（填“線性

的''或“非線性的”）；

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）設彈簧的勁度系數為％,根據實驗結果并結合物理量的單位關系，彈簧振子振動周期的表達式可能是

（填正確答案標號）；

A.2萬押’B.C.iTTyfmkD.2/rky[m

（7）除偶然誤差外，寫出一條本實驗中可能產生誤差的原因：.

9.（2024湖南高考真題）在太空，物體完全失重，用天平無法測量質量。如圖，某同學設計了一個動力學

方法測量物體質量的實驗方案，主要實驗儀器包括：氣墊導軌、滑塊、輕彈簧、標準祛碼、光電計時器和

待測物體，主要步驟如下：

即祛碼

泵

（1）調平氣墊導軌，將彈簧左端連接氣墊導軌左端，右端連接滑塊；

（2）將滑塊拉至離平衡位置20cm處由靜止釋放，滑塊第1次經過平衡位置處開始計時，第21次經過平

衡位置時停止計時，由此測得彈簧振子的振動周期T；

（3）將質量為機的祛碼固定在滑塊上，重復步驟（2）；

（4）依次增加祛碼質量如測出對應的周期T,實驗數據如下表所示，在圖中繪制尸一,"關系圖

線.

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臆莖g懣承

04m常震藍母母

u/00.050.100.150.200.250.30m/kg

(5)由“2圖像可知，彈簧振子振動周期的平方與祛碼質量的關系是(填“線性的”或“非線性

的，5);

(6)取下祛碼后，將待測物體固定在滑塊上，測量周期并得到N=0.880S2,則待測物體質量是kg

(保留3位有效數字)；

(7)若換一個質量較小的滑塊重做上述實驗，所得圖線與原圖線相比將沿縱軸移動(填”正

方向”“負方向"或‘不”)。

參考答案

1.D

【詳解】A.以豎直向上為正方向，根據圖2可知，/時刻，小球位于平衡位置，隨后位移為負值，且位

移增大，可知，;時刻小球向下運動，故A錯誤；

B.以豎直向上為正方向，芍時刻光源的位移為正值，光源振動圖像為正弦式，表明其做簡諧運動，根據

編=-kx=ma

可知，其加速度方向與位移方向相反，位移方向向上，則加速度方向向下，故B錯誤；

C.根據圖2可知，小球與光源的振動步調總是相反，由于影子是光源發出的光被小球遮擋后，在屏上留

下的陰影，可知，影子與小球的振動步調總是相同，即弓時刻小球與影子相位差為0,故C錯誤；

D.根據圖2可知，J時刻，光源位于最低點，小球位于最高點，根據直線傳播能夠在屏上影子的位置也

處于最高點，影子位于正方向上的最大位移處，根據幾何關系有

IA+A

I+2/A+%影子

解得

無影子=54

即G時刻影子的位移為5A,故D正確。

故選D。

2.B

【詳解】AB.根據圖像(b)可知，振幅為1.0cm；周期為

T=0.4s

則頻率為

故A錯誤，B正確；

C.根據圖像可知，Z=0.1s時質點處于平衡位置，此時速度最大，故C錯誤；

D.根據圖像可知，r=0.2s時質點處于負向最大位置處，則此時加速度方向豎直向上，故D錯誤。

故選Bo

3.C

【詳解】紫外光在紙上的投影做的是簡諧振動，電動機的轉速為

n=12r/min=0.2r/s

因此角頻率

a>=Inn=0.4萬=1.26rad/s

周期為

簡諧振動的振幅即為輕桿的長度A=0.Im,12.5s通過的路程為

12.5一,

s=-----x4A=1m

5

故選C。

4.D

【詳解】A.由題圖乙知，f=0時，手機加速度為0,由牛頓第二定律得彈簧彈力大小為

F—mg

A錯誤；

B.由題圖乙知，t=0.2s時，手機的加速度為正，則手機位于平衡位置下方，B錯誤；

C.由題圖乙知，從f=O至f=0.2s,手機的加速度增大，手機從平衡位置向最大位移處運動，速度減小,

動能減小，C錯誤；

D.由題圖乙知

T=0.8s

則角頻率

271

co=——=2.5^rad/s

T

則。隨r變化的關系式為

a=4sin（2.5萬f）m/s2

D正確。

故選D。

5.AC

【詳解】A.對左側小物塊，設沿斜面向下的位移為x,貝IJ有T+依-〃7gsine=?7“

此時，對右側小物塊，有

mgsinO+kx—T=ma

聯立可得

2Ax=2ma=2F

則左側小物塊受到的合外力

F=/na=kx,方向與位移方向相反，故其做簡諧運動，故A正確；

B.根據以上分析，可得2T=27〃gsine,繩拉力保持不變，故B錯誤；

C.同理可知，右側小物塊也做簡諧運動，根據對稱性，其在最高和最低位置的加速度大小相等，故C正

確；

D.彈簧振子振動周期金=278,與斜面夾角無關，故D錯誤。

故選AC?

6.BC

【詳解】A.剪斷細線后，彈力大于A的重力，則A先向上做加速運動，隨彈力的減小，則向上的加速度

減小，當加速度為零時速度最大，此時彈力等于重力，彈簧處于拉伸狀態，選項A錯誤;

B.剪斷細線之前則%=3mg

剪斷細線瞬間彈簧彈力不變，則對A由牛頓第二定律與-2〃叼=2,na

解得A的加速度a=￡

選項B正確；

C.剪斷細線之前彈簧伸長量％=等

k

剪斷細線后A做簡諧振動，在平衡位置時彈簧伸長量％=2警

mg

即振幅為4=占-々

~T

由對稱性可知小球A運動到最高點時，彈簧伸長量為華，選項C正確；

D.由上述分析可知，小球A運動到最低點時，彈簧伸長量為學，選項D錯誤。

k

故選BC。

7.BC

【詳解】AB.當AB兩點在平衡位置的同側時有

1...V3..

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

可得

nn_p.?.2"

%=工；6=工或者<Pb=F

oJ3

因此可知第二次經過B點時％=看，

271

—71----

J------6r=/

27r

解得

T=4t

此時位移關系為

旦4」—

22

解得

,2L

V3-1

故A錯誤，B正確；

CD.當AB兩點在平衡位置兩側時有

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

解得

冉=-彳或者%=■f-（由圖中運動方向舍去），或者

6633

當第二次經過B點時處=子,則

W?一

2萬

解得

T=-t

5

此時位移關系為

走Qi