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20192020學(xué)年高中物理第十一章5外力作用下的振動練習(xí)(含分析)新人教版選修3420192020學(xué)年高中物理第十一章5外力作用下的振動練習(xí)(含分析)新人教版選修3411/11螄PAGE11節(jié)蚆膀薁羅節(jié)薃20192020學(xué)年高中物理第十一章5外力作用下的振動練習(xí)(含分析)新人教版選修34
外力作用下的振動
基礎(chǔ)牢固
1以下各種振動不是受迫振動的是( )
敲擊后的鑼面的振動
縫紉機(jī)針的振動
C.人挑擔(dān)子時,擔(dān)子上下振動
D.蜻蜓、蝴蝶翅膀的振動
分析:A選項中鑼面的振動是阻尼振動,而B、C、D選項中物體的振動是在驅(qū)動力作用下的振動,是
受迫振動,A選項吻合要求。
答案:A
2由于存在摩擦和空氣阻力,任何物體的機(jī)械振動嚴(yán)格地講都不是簡諧運動,這時振動的振幅、
周期和機(jī)械能的變化情況是( )
A.振幅減小,周期減小,機(jī)械能減小
B.振幅減小,周期不變,機(jī)械能減小
C.振幅不變,周期減小,機(jī)械能減小
D.振幅不變,周期不變,機(jī)械能減小
分析:物體做阻尼振動時,機(jī)械能減小,振幅減小,但周期不變(但大于固有周期),應(yīng)選項B正確。
答案:B
3在實驗室做“聲波碎杯”的實驗,用手指輕彈一只酒杯,聽到宏亮聲音,測得這個聲波的頻率為
500Hz。將這只酒杯放在大功率的聲波發(fā)生器從前,操作人員經(jīng)過調(diào)整其發(fā)出的聲波,結(jié)果使酒杯
碎掉了。你以為操作人員進(jìn)行的操作可能是( )
必然是把聲波發(fā)生器的功率調(diào)到很大
1
可能是聲波發(fā)生器發(fā)出了頻率很高的超聲波
C.必然是同時增大聲波發(fā)生器發(fā)生聲波的頻率和功率
D.可能可是將聲波發(fā)生器發(fā)出的聲波頻率調(diào)到500Hz
答案:D
4以下列圖的裝置中,已知彈簧振子的固有頻率f固=2Hz,電動機(jī)皮帶輪的直徑d1是曲軸皮帶輪
1直徑d2的2。為使彈簧振子的振幅最大,則電動機(jī)的轉(zhuǎn)速應(yīng)為( )
分析:若使振子振幅最大,則曲軸轉(zhuǎn)動頻率為f=2Hz,即轉(zhuǎn)速為2r/s。
由于??1=??1=1,1122??1=2,所以電動機(jī)轉(zhuǎn)速為4r/s,即240r/min。??2??22??21ωr=ωr
答案:D
5以下列圖,在一根張緊的水平繩上掛幾個擺,其中A、E擺長相等。先讓A擺振動起來,其他各
擺隨后也跟著振動起來,則( )
A.其他各擺搖動周期跟A擺相同
其他各擺振動振幅大小相同
2
C.其他各擺振動振幅不等,E擺振幅最小
D.其他各擺振動周期不相同,D擺周期最大
分析:在受迫振動中,受迫振動的物體振動周期由驅(qū)動力的周期決定,當(dāng)驅(qū)動力的周期等于固有周
期時振幅最大。
答案:A
6A、B兩個單擺,A擺的固有頻率為4f,B擺的固有頻率為f,若讓它們在頻率為5f的驅(qū)動力作用
下做受迫振動,則兩單擺比較( )
A.A擺振幅較大,振動頻率為f
B.B擺振幅較大,振動頻率為4f
C.A擺振幅較大,振動頻率為5f
D.B擺振幅較大,振動頻率為5f
分析:受迫振動物體在振動牢固后的頻率等于驅(qū)動力的頻率。本題中驅(qū)動力頻率為5f,故A、B兩
擺振動牢固后的頻率均為5f。受迫振動物體的振幅跟驅(qū)動力頻率與固有頻率之差有關(guān),差值越小,
振幅越大,差值越大,振幅越小。驅(qū)動力頻率與A擺固有頻率的差值為5f-4f=f,驅(qū)動力頻率與B擺
固有頻率的差值為5f-f=4f,顯然,A擺的差值較小,故振幅較大;B擺的差值較大,故振幅較小。
答案:C
7右圖為一單擺的共振曲線,則該單擺的擺長約為m。
分析:由題圖可以看出,當(dāng)驅(qū)動力的頻率為f=0.5Hz時,振幅最大,發(fā)生共振,所以此單擺的固有頻
率為05Hz,固有周期為2s,由單擺的周期公式2π??得:l=??2??√??4π2≈1m。.T=T=
答案:1
3
8秒擺(周期為2s的單擺)擺球質(zhì)量為0.2kg,它振動到最大位移處時距最低點的高度為0.4cm,當(dāng)它完成10次全振動回到最大位移處時,因有阻尼作用,距最低點的高度變?yōu)?.3cm。若是每振動10次補(bǔ)充一次能量,使擺球回到原高度,那么1min內(nèi)總合應(yīng)補(bǔ)給多少能量?(g取9.8m/s2)分析:每振動10次要補(bǔ)充的能量為E=mgh=0.2×9.8×(0.4-0.3)×10-2J=1.96×10-3J。秒擺的周期為2s,1min內(nèi)完成全振動的次數(shù)為30次,則1min內(nèi)總合應(yīng)補(bǔ)充的能量為3588×10-3J。E=E=.答案:588×10-3J.能力提升
1強(qiáng)地震會以致很多房屋坍塌。關(guān)于地震中的建筑物的以下說法正確的選項是( )
所有建筑物振動周期相同
所有建筑物振幅相同
C.建筑物的振動周期由其固有周期決定
D.所有建筑物均做受迫振動
答案:AD
2在飛機(jī)的發(fā)展史中有一個階段,飛機(jī)上天后不久,飛機(jī)的機(jī)翼(翅膀)很快就抖動起來,而且越抖
越厲害。此后代們經(jīng)過研究,利用在飛機(jī)機(jī)翼前緣處安裝一個配重桿的方法,解決了這一問題。在
飛機(jī)機(jī)翼前緣安裝置重桿的目的主若是( )
A.加大飛機(jī)的慣性B.使機(jī)體更加平衡
C.使機(jī)翼更加牢固D.改變機(jī)翼的固有頻率
分析:飛機(jī)抖動厲害是由于發(fā)生了共振現(xiàn)象,要想解決這一問題需要使系統(tǒng)的固有頻率與驅(qū)動力的
頻率差別增大,在飛機(jī)機(jī)翼前緣處安裝一個配重桿,改變的是機(jī)翼的固有頻率。故正確選項為D。
答案:D
3一個彈簧振子做受迫振動時振幅與驅(qū)動力頻率之間的關(guān)系圖象以下列圖,由圖可知( )
4
A.振子振動頻率為f2時,它處于共振狀態(tài)
B.驅(qū)動力頻率為f3時,振子振動頻率為f3
C.若撤去驅(qū)動力讓振子做自由振動,則振子的振動頻率是f3
D.振子做自由振動的頻率可以為f1、f2、f3
分析:由題意可知,當(dāng)驅(qū)動力的頻率變化時,做受迫振動物體的振幅在變化,當(dāng)驅(qū)動力頻率為f2時,
受迫振動的振幅最大,即發(fā)生共振現(xiàn)象,應(yīng)選項A正確;做受迫振動的頻率等于驅(qū)動力的頻率,選項B
正確;若撤去外力,物體自由振動,其頻率為其固有頻率,即應(yīng)為f2,應(yīng)選項C、D錯誤。
答案:AB
★4某彈簧振子,自由振動時的振動圖象如圖甲中的曲線Ⅰ所示,而在某驅(qū)動力作用下做受迫振
動時,牢固后的振動圖象如圖甲中的曲線Ⅱ所示,那么,此受迫振動對應(yīng)的狀態(tài)可能是如圖乙中的
( )
A.a點B.b點
C.c點D.必然不是c點
分析:振子的固有周期與驅(qū)動力周期的關(guān)系是驅(qū)=3??固,所以受迫振動的狀態(tài)必然不是圖乙中T2的c點,可能是a點,故A、D正確。答案:AD
★5以下列圖為單擺在兩次受迫振動中的共振曲線,則以下說法正確的選項是( )
5
A.若兩次受迫振動分別在月球上和地球進(jìn)步行,且擺長相同,則圖線Ⅰ表示月球上單擺的共振曲
線
B.若兩次受迫振動是在地球上同一地點進(jìn)行,則兩次擺長之比lⅠ∶lⅡ25∶4=C.圖線Ⅱ若是在地面上完成的,則該擺擺長約為1mD.若擺長均為1m,則圖線Ⅰ是在地面上完成的分析:受迫振動的頻率與固有頻率沒關(guān),但當(dāng)驅(qū)動力的頻率與物體固有頻率相等時,受迫振動的振幅最大,所以,可以依照物體做受迫振動的共振曲線判斷出物體的固有頻率。依照單擺振動周期公??11??式T=2π√??,可以獲取單擺固有頻率f=??=2π√??,依照圖象中f的信息可以推斷擺長或重力加速度的變化情況。答案:ABC6以下列圖,輕直桿的中點懸掛一個彈簧振子,其固有頻率為2Hz。桿的端有固定圓滑OCO軸,C端下邊由凸輪支持,凸輪繞其軸轉(zhuǎn)動,轉(zhuǎn)速為n。在n從0逐漸增大到5r/s的過程中,振子M的振幅變化情況將是,當(dāng)n=r/s時振幅最大。若轉(zhuǎn)速牢固在5r/s,M的振動周期是s。
分析:本題觀察受迫振動的頻率和產(chǎn)生共振的條件的分析。振子固有頻率為2Hz,凸輪的轉(zhuǎn)動頻率
就是驅(qū)動力的頻率,即f驅(qū)從0增大到5Hz。變化過程中,先湊近固有頻率,達(dá)到相等后又偏離固有頻
率,故振幅先增大后減小。當(dāng)f驅(qū)=f固=2Hz,即n=2r/s時振幅最大。當(dāng)n=5r/s時,T驅(qū)=0.2s。受迫振
動的周期取決于驅(qū)動力的周期,即也為0.2s。
6
答案:先增大后減小20.2★7火車在軌道上行駛時,由于在鋼軌接頭處車輪碰到撞擊而上下振動。若是防震彈簧每受104N的力將被壓縮20mm,而每根彈簧的實質(zhì)負(fù)荷為??5000kg,已知彈簧的振動周期T=2π√,??問車速為多大時,列車振動得最強(qiáng)烈?(設(shè)鋼軌長為12.5m,??取10m/s2)分析:由題意可知彈簧在做受迫振動,要使振動最強(qiáng)烈,必然是彈簧發(fā)
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