2024-2025學(xué)年高中物理第十一章5外力作用下的振動練習(xí)含解析新人教版選修3-4

PAGEPAGE75.外力作用下的振動基礎(chǔ)鞏固1下列各種振動不是受迫振動的是()A.敲擊后的鑼面的振動B.縫紉機針的振動C.人挑擔(dān)子時,擔(dān)子上下振動D.蜻蜓、蝴蝶翅膀的振動解析：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選項符合要求。答案：A2由于存在摩擦和空氣阻力,任何物體的機械振動嚴格地講都不是簡諧運動,這時振動的振幅、周期和機械能的變更狀況是()A.振幅減小,周期減小,機械能減小B.振幅減小,周期不變,機械能減小C.振幅不變,周期減小,機械能減小D.振幅不變,周期不變,機械能減小解析：物體做阻尼振動時,機械能減小,振幅減小,但周期不變(但大于固有周期),故選項B正確。答案：B3在試驗室做“聲波碎杯”的試驗,用手指輕彈一只酒杯,聽到嘹亮聲音,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)生器之前,操作人員通過調(diào)整其發(fā)出的聲波,結(jié)果使酒杯碎掉了。你認為操作人員進行的操作可能是()A.肯定是把聲波發(fā)生器的功率調(diào)到很大B.可能是聲波發(fā)生器發(fā)出了頻率很高的超聲波C.肯定是同時增大聲波發(fā)生器發(fā)出聲波的頻率和功率D.可能只是將聲波發(fā)生器發(fā)出的聲波頻率調(diào)到500Hz答案：D4如圖所示的裝置中,已知彈簧振子的固有頻率f固=2Hz,電動機皮帶輪的直徑d1是曲軸皮帶輪直徑d2的1A.60r/min B.120r/minC.30r/min D.240r/min解析：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d1d2=r1r2=12答案：D5如圖所示,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.其他各擺搖擺周期跟A擺相同B.其他各擺振動振幅大小相同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同,D擺周期最大解析：在受迫振動中,受迫振動的物體振動周期由驅(qū)動力的周期確定,當驅(qū)動力的周期等于固有周期時振幅最大。答案：A6A、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fB.B擺振幅較大,振動頻率為4fC.A擺振幅較大,振動頻率為5fD.B擺振幅較大,振動頻率為5f解析：受迫振動物體在振動穩(wěn)定后的頻率等于驅(qū)動力的頻率。本題中驅(qū)動力頻率為5f,故A、B兩擺振動穩(wěn)定后的頻率均為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,明顯,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：C7右圖為一單擺的共振曲線,則該單擺的擺長約為m。

解析：由題圖可以看出,當驅(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0.5Hz,固有周期為T=2s,由單擺的周期公式T=2πl(wèi)g得:l答案：18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。假如每振動10次補充一次能量,使擺球回到原高度,那么1min內(nèi)總共應(yīng)補給多少能量?(g取9.8m/s2)解析：每振動10次要補充的能量為ΔE=mgΔh=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)總共應(yīng)補充的能量為E=3ΔE=5.88×10-3J。答案：5.88×10-3J實力提升1強地震會導(dǎo)致許多房屋坍塌。關(guān)于地震中的建筑物的下列說法正確的是()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答案：AD2在飛機的發(fā)展史中有一個階段,飛機上天后不久,飛機的機翼(翅膀)很快就抖動起來,而且越抖越厲害。后來人們經(jīng)過探究,利用在飛機機翼前緣處安裝一個配重桿的方法,解決了這一問題。在飛機機翼前緣安裝配重桿的目的主要是()A.加大飛機的慣性 B.使機體更加平衡C.使機翼更加堅固 D.變更機翼的固有頻率解析：飛機抖動厲害是因為發(fā)生了共振現(xiàn)象,要想解決這一問題須要使系統(tǒng)的固有頻率與驅(qū)動力的頻率差別增大,在飛機機翼前緣處安裝一個配重桿,變更的是機翼的固有頻率。故正確選項為D。答案：D3一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)系圖象如圖所示,由圖可知()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f3C.若撤去驅(qū)動力讓振子做自由振動,則振子的振動頻率是f3D.振子做自由振動的頻率可以為f1、f2、f3解析：由題意可知,當驅(qū)動力的頻率變更時,做受迫振動物體的振幅在變更,當驅(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,故選項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,故選項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,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(yīng)的狀態(tài)可能是如圖乙中的()A.a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(guān)系是T驅(qū)=32T固,所以受迫振動的狀態(tài)肯定答案：AD★5下圖為單擺在兩次受迫振動中的共振曲線,則下列說法正確的是()A.若兩次受迫振動分別在月球上和地球上進行,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行,則兩次擺長之比lⅠ∶lⅡ=25∶4C.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是在地面上完成的解析：受迫振動的頻率與固有頻率無關(guān),但當驅(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,可以依據(jù)物體做受迫振動的共振曲線推斷出物體的固有頻率。依據(jù)單擺振動周期公式T=2πl(wèi)g,可以得到單擺固有頻率f=1T答案：ABC6如圖所示,輕直桿OC的中點懸掛一個彈簧振子,其固有頻率為2Hz。桿的O端有固定光滑軸,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漸漸增大到5r/s的過程中,振子M的振幅變更狀況將是,當n=r/s時振幅最大。若轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在5r/s,M的振動周期是s。

解析：本題考查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。變更過程中,先接近固有頻率,達到相等后又偏離固有頻率,故振幅先增大后減小。當f驅(qū)=f固=2Hz,即n=2r/s時振幅最大。當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。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受到撞擊而上下振動。假如防震彈簧每受104N的力將被壓縮20mm,而每根彈簧的實際負荷為5000kg,已知彈簧的振動周期T=2πm解析：由題意可知彈