2024-2025學年高中物理第十一章機械振動5外力作用下的振動課時作業(yè)含解析新人教版選修3-4

PAGEPAGE5外力作用下的振動限時45分鐘總分100分一、單選題(每小題6分，共24分)1．自由搖擺的秋千，搖擺的振幅越來越小，下列說法正確的是(C)A．機械能守恒B．能量正在消逝C．總能量守恒，機械能減小D．只有動能和勢能的相互轉化解析：自由搖擺的秋千可以看作阻尼振動的模型，振動系統(tǒng)中的能量轉化不僅是系統(tǒng)內(nèi)部動能和勢能的相互轉化．振動系統(tǒng)是一個開放系統(tǒng)，與外界時刻進行能量交換．系統(tǒng)由于受到阻力，因而振動的能量不斷減小，但總能量守恒．故正確答案為C.2.如圖所示是一個單擺做受迫振動時的共振曲線，表示振幅A與驅(qū)動力的頻率f的關系，下列說法正確的是(D)A．擺長約為10cmB．發(fā)生共振時單擺的周期為1sC．若增大擺長，共振曲線的“峰”將向右移動D．若增大擺長，共振曲線的“峰”將向左移動解析：由題圖可知，若單擺的振動頻率與固有頻率相等，則周期為2s，由T＝2πeq\r(\f(l,g))，可得l≈1m，故選項A、B錯誤；若擺長增大，則固有頻率減小，所以共振曲線的峰將向左移動，故選項C錯誤，D正確．3.兩個質(zhì)量分別為M和m的小球懸掛在同一根細線上，如圖所示，當先讓M搖擺，過一段時間系統(tǒng)穩(wěn)定后，下面哪句話是錯誤的(A)A．m和M的周期不相等B．當兩個擺長相等時，m擺的振幅最大C．懸掛M的細繩長度變更時，m搖擺的振幅也會發(fā)生變更D．當兩個擺長相等時，m搖擺振幅可以超過M解析：m做受迫振動，其周期等于M搖擺的周期，當兩擺周期相等時達到共振，故B、C、D正確，A錯誤．4．下列振動中屬于受迫振動的是(B)A．用重錘敲擊一下懸吊著的鐘后，鐘的搖擺B．打點計時器接通電源后，振針的振動C．小孩睡在自由搖擺的吊床上，小孩隨著吊床一起搖擺D．彈簧振子在豎直方向上沿上下方向振動解析：受迫振動是振動物體在驅(qū)動力作用下的運動，故只有B對．A、C是阻尼振動，D是簡諧運動．二、多選題(每小題7分，共42分)5．把一個篩子用四根彈簧支起來，篩子上一個電動偏心輪，它每轉一周，給篩子一個驅(qū)動力，這樣就做成了一個共振篩(如圖所示)，篩子做自由振動時，完成10次全振動用時15s，在某電壓下，電動偏心輪轉速是36r/min.已知增大電壓可使偏心輪轉速提高；增加篩子的質(zhì)量，可以增大篩子的固有周期，那么要使篩子的振幅增大，下列哪些做法是正確的(AC)A．提高輸入電壓 B．降低輸入電壓C．增加篩子質(zhì)量 D．減小篩子質(zhì)量解析：在題設條件下，篩子振動固有周期T固＝eq\f(15,10)s＝1.5s，電動偏心輪的轉動周期(對篩子來說是驅(qū)動力的周期)T驅(qū)＝eq\f(60,36)s＝1.67s，要使篩子振幅增大，就是使這兩個周期值靠近，可采納兩種做法：第一，提高輸入電壓偏心輪轉得快一些，減小驅(qū)動力的周期；其次，增加篩子的質(zhì)量使篩子的固有周期增大．6．某簡諧振子，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，穩(wěn)定后的振動圖象如圖甲中的曲線Ⅱ所示，那么，此受迫振動對應的狀態(tài)可能是圖乙中的(AD)A．a(chǎn)點 B．b點C．c點 D．肯定不是c點解析：振子的固有周期與驅(qū)動力周期的關系是T驅(qū)＝eq\f(3,2)T固，所以受迫振動的狀態(tài)肯定不是題圖乙中的b點和c點，可能是a點，故選A、D.7．日本曾經(jīng)發(fā)生過里氏9.0級大地震，導致許多房屋坍塌，場景慘不忍睹，就此事務，下列說法正確的是(AD)A．全部建筑物振動周期相同B．全部建筑物振幅相同C．建筑物的振動周期由其固有周期確定D．全部建筑物均做受迫振動解析：地面上的全部建筑物都在同一驅(qū)動力下做受迫振動，它們的振動周期都與驅(qū)動力的周期相同，與其固有周期無關，故A、D正確，C錯誤．由于不同的建筑物固有周期不盡相同，所以做受迫振動時，它們的振幅不肯定相同，B錯誤．8．下列說法正確的是(ACD)A．實際的自由振動必定是阻尼振動B．在外力作用下的振動是受迫振動C．阻尼振動的振幅越來越小D．受迫振動穩(wěn)定后的頻率與自身物理條件無關解析：實際的自由振動中，由于阻力不行避開，故是阻尼振動，A正確；只有在周期性外力(驅(qū)動力)的作用下物體所做的振動才是受迫振動，B錯誤；阻尼振動振幅越來越小，C正確；受迫振動穩(wěn)定后的頻率等于驅(qū)動力的頻率，D正確．9.如圖所示是單擺做阻尼振動的振動圖象，下列說法中正確的是(BD)A．擺球在A時刻的動能等于在B時刻的動能B．擺球在A時刻的勢能等于在B時刻的勢能C．擺球在A時刻的機械能等于在B時刻的機械能D．擺球在A時刻的動能大于在B時刻的動能解析：單擺做阻尼振動，因此其機械能不斷減小，C錯誤；由題圖看出A、B兩時刻單擺的位移相同，即在同一位置，故勢能相同，選項B正確；因機械能越來越小，所以B時刻動能比A時刻動能小，選項A錯誤，D正確．10.將測力傳感器接到計算機上可以測量快速變更的力，將單擺掛在測力傳感器的探頭上，測力探頭與計算機連接，用此方法測得的單擺搖擺過程中擺線上拉力的大小隨時間變更的曲線如圖所示，g取10m/s2.某同學由此圖象供應的信息做出了下列推斷，其中正確的是(BC)A．擺球的周期T＝0.5sB．單擺的擺長l＝1mC．t＝0.5s時擺球正經(jīng)過最低點D．擺球運動過程中周期越來越小解析：由題圖可知，單擺兩次拉力極大值的時間差為1s，所以單擺的振動周期為2s，選項A錯誤；依據(jù)單擺的周期公式T＝2πeq\r(\f(l,g))可得擺長l＝1m，選項B正確；t＝0.5s時擺線的拉力最大，所以擺球正經(jīng)過最低點，選項C正確；擺線拉力的極大值發(fā)生變更，說明擺球在最低點時的速度發(fā)生了變更，所以擺球做阻尼振動，振幅越來越小，由于周期與振幅無關，所以單擺的周期不變，選項D錯誤．三、非選擇題(共34分)11．(18分)汽車的質(zhì)量一般支撐在固定于軸承上的若干彈簧上，彈簧的等效勁度系數(shù)k＝1.5×105N/m.汽車開動時，在振幅較小的狀況下，其上下自由振動的頻率滿意f＝eq\f(1,2π)eq\r(\f(g,l))(l為彈簧的壓縮長度)．若人體可以看成一個彈性體，其固有頻率約為2Hz，已知汽車的質(zhì)量為600kg，每個人的質(zhì)量為70kg，則這輛車乘坐幾個人時，人感覺到最難過？(已知π2＝10，g取10m/s2)答案：5人解析：當人的固有頻率與彈簧振動的頻率相等時即達到共振，此時人感覺最難過，則f＝eq\f(1,2π)eq\r(\f(g,l))＝2Hz，解得l＝eq\f(1,16)m．對汽車和全部的人受力分析有：kl＝(M＋nm)g，得n＝4.8≈5(人)．12．(16分)如圖所示，一個豎直圓盤轉動時，固定在圓盤上的小圓柱帶動一個T形支架在豎直方向振動，T形支架的下面系著一個彈簧和小球組成的振動系統(tǒng)，小球浸沒在水中；當圓盤轉動一會靜止后，小球做阻尼(選填“阻尼”“自由”或“受迫”)振動；若彈簧和小球構成的系統(tǒng)振動頻率約為3Hz，現(xiàn)使圓盤以4s的周期勻速轉動，經(jīng)過一段時間后，小球振動達到穩(wěn)定，小球的振動頻率為0.25Hz；漸漸變更圓盤的轉動周期，當小球振動的振幅達到最大時，此時圓盤的周