《2019-2020学年高中物理人教版选修3-4同步作业与测评：11.5 外力作用下的振动 Word版含解析.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2019-2020学年高中物理人教版选修3-4同步作业与测评：11.5 外力作用下的振动 Word版含解析.doc（10页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、第5课时外力作用下的振动对点训练知识点一阻尼振动和受迫振动1(多选)下列说法中正确的是()A实际的自由振动必然是阻尼振动B在外力作用下的振动是受迫振动C阻尼振动的振幅越来越小D受迫振动稳定后的频率与自身物理条件无关答案ACD解析实际的自由振动一定受到阻力而使得振动能量越来越小，所以是阻尼振动，表现为振幅越来越小。受迫振动必定是在周期性外力作用下的振动，稳定后的频率必定等于驱动力频率，与自身的物理条件无关，故A、C、D正确。2(多选)一个单摆在做实际的阻尼振动时()A周期越来越小 B位移越来越小C振幅越来越小 D机械能越来越小答案CD解析在阻尼振动中，机械能不断减小，振幅也不断减小，而周期与振动
2、有无阻尼无关，因而不会变化，而位移本身时刻在变化，并不是越来越小，故C、D正确。3下列各种振动，不属于受迫振动的是()A敲击后的锣面的振动B缝纫机针的振动C人挑担子时，担子上下振动D蜻蜓、蝴蝶翅膀的振动答案A解析根据受迫振动的定义可判断A不属于受迫振动。4两个弹簧振子，甲的固有频率是100 Hz，乙的固有频率是400 Hz，若它们均在频率是300 Hz的驱动力作用下做受迫振动，则振动稳定后()A甲的振幅较大，振动频率是100 HzB乙的振幅较大，振动频率是300 HzC甲的振幅较大，振动频率是300 HzD乙的振幅较大，振动频率是400 Hz答案B解析振动稳定后，受迫振动的频率等于驱动力频率，
3、A、D错误；由于乙的固有频率更接近驱动力频率，所以乙的振幅较大，B正确，C错误。知识点二共振现象5(多选)某振动系统的固有频率为f0，在周期性驱动力的作用下做受迫振动，驱动力的频率为f。若驱动力的振幅保持不变，下列说法正确的是()A当ff0时，该振动系统的振幅随f增大而减小B当ff0时，该振动系统的振幅随f减小而增大C该振动系统的振动稳定后，振动的频率等于f0D该振动系统的振动稳定后，振动的频率等于f答案BD解析受迫振动的振动频率等于驱动力的频率，与物体的固有频率无关，所以D正确，C错误；根据共振曲线可知，当驱动力的频率接近物体的固有频率时，物体的振幅变大，所以B正确，A错误。6在实验室可以做
4、“声波碎杯”的实验，用手指轻弹一只酒杯，可以听到清脆的声音，测得这个声音的频率为500 Hz。将这只酒杯放在两只大功率的声波发生器之间，操作人员通过调整其发出的声波，就能使酒杯碎掉。下列说法中正确的是()A操作人员一定是把声波发生器的功率调到很大B操作人员可能是使声波发生器发出了频率很高的超声波C操作人员一定是同时增大了声波发生器发出声波的频率和功率D操作人员一定是将声波发生器发生的声波频率调到500 Hz答案D解析通过调整发生器发出的声波就能使酒杯碎掉，是利用共振的原理，因此操作人员一定是将声波发生器发出的声波频率调到500 Hz，从而使酒杯发生共振，此时振幅最大，故D正确。7如图所示，在一
5、根张紧的绳上挂几个单摆，其中C、E两个摆的摆长相等，先使C摆振动，其余几个摆在C摆的带动下也发生了振动，则()A只有E摆的振动周期与C摆相同BB摆的频率比A、D、E摆的频率小CE摆的振幅比A、B、D摆的振幅大DB摆的振幅比A、D、E摆的振幅大答案C解析各摆均做受迫振动，故各摆的频率都相等，故A、B错误；因为E摆的摆长与C摆相同，故E、C两摆的固有周期相同，故E摆发生共振振动最强，振幅最大，所以C正确，D错误。8(多选)铺设铁轨时，每两根钢轨接缝处都必须留有一定的间隙，匀速运行列车经过轨端接缝处时，车轮就会受到一次冲击。由于每一根钢轨长度相等，所以这个冲击力是周期性的，列车受到周期性的冲击做受迫
6、振动。普通钢轨长为126 m，列车固有振动周期为0315 s。下列说法正确的是()A列车的危险速率为40 m/sB列车过桥需要减速，是为了防止列车发生共振现象C列车运行的振动频率和列车的固有频率总是相等的D增加钢轨的长度有利于列车高速运行答案ABD解析对于受迫振动，当驱动力的频率与固有频率相等时将发生共振现象，所以列车的危险速率v40 m/s，A正确。为了防止共振现象发生，过桥时需要减速，B正确。由v知L增大时，T不变，v变大，所以D正确。9(多选)如图表示一弹簧振子做受迫振动时的振幅与驱动力频率的关系，由图可知()A驱动力频率为f2时，振子处于共振状态B驱动力频率为f3时，振子的振动频率为f
7、3C假如让振子自由振动，它的频率为f2D振子做自由振动时，频率可以为f1、f2、f3答案ABC解析由题图可知当驱动力的频率为f2时，振子的振幅最大，即振子发生共振现象，故A正确；由共振条件知振子的固有频率为f2，所以C正确，D错误；振子做受迫振动时，振动频率由驱动力的频率决定，故B正确。知识点三与单摆等知识综合应用10A、B两个单摆，A摆的固有频率为f，B摆的固有频率为4f，若让它们在频率为5f的驱动力作用下做受迫振动，那么A、B两个单摆比较()AA摆的振幅较大，振动频率为fBA摆的振幅较大，振动频率为5fCB摆的振幅较大，振动频率为5fDB摆的振幅较大，振动频率为4f答案C解析A、B两单摆都
8、做受迫振动，振动的频率等于驱动力的频率5f，B摆的固有频率更接近5f，故B摆振幅较大，C正确，A、B、D错误。11如图所示是一个单摆的共振曲线(g10 m/s2)，则()A此单摆的摆长约为05 mB此单摆的周期约为05 sC若摆长增大，共振曲线的峰将向上移动D若摆长增大，共振曲线的峰将向左移动答案D解析当驱动力的频率等于05 Hz时，将发生共振，振幅最大，由单摆的共振曲线知，单摆的固有频率为05 Hz，则单摆的周期T2 s。根据T2 得，L m1 m，故A、B错误；若摆长增大，根据T2得，单摆的周期变大，固有频率变小，共振曲线的峰将向左移动，故C错误，D正确。易错点受迫振动的频率12一洗衣机在
9、正常工作时非常平稳，当切断电源后，发现洗衣机先是振动越来越剧烈，然后振动再逐渐减弱，对这一现象，下列说法正确的是()正常工作时，洗衣机波轮的运转频率比洗衣机的固有频率大正常工作时，洗衣机波轮的运转频率比洗衣机的固有频率小正常工作时，洗衣机波轮的运转频率等于洗衣机的固有频率当洗衣机振动最剧烈时，波轮的运转频率恰好等于洗衣机的固有频率A B C D易错分析易忽视洗衣机正常工作时是受迫振动，而切断电源后波轮的转动逐渐慢下来后才发生共振的，说明正常工作的频率比固有频率大得多。答案C解析洗衣机切断电源后，波轮的转动逐渐慢下来，在某一小段时间内洗衣机发生了强烈的振动，说明了此时波轮的频率与洗衣机的固有频率
10、相同，发生了共振。此后波轮转速减慢，则f驱f固，所以共振现象消失，洗衣机的振动随之减弱，所以C正确。提升训练一、选择题1(多选)某人挑着一担水前进，结果发现水桶里的水振动强烈，使水溅出，为了不使水溅出，他可采用的方法是()A加快行走步伐B减慢行走步伐C在水面上放几片较大的树叶D以上方法都不行答案ABC解析为了不使水溅出，也就是使水的振幅减小，可采取的办法是：改变驱动力的频率，或改变水的固有频率，故A、B、C正确。2(多选)下列关于应用共振和防止共振的说法，正确的是()A共振现象总是有害的，所以要避免共振现象发生B队伍过桥要慢行是为了不产生周期性的驱动力，从而避免产生共振C火车过桥慢行是为了使驱
11、动力的频率远小于桥的固有频率，从而避免产生共振D利用共振时，应使驱动力的频率接近或等于振动物体的固有频率；防止共振危害时，应使驱动力的频率远离振动物体的固有频率答案CD解析共振现象如果有害就要防止共振现象的发生，让驱动力的频率远离固有频率，所以火车过桥慢行就是这个道理，C正确；共振也可以利用，这时就让驱动力的频率或周期接近或等于物体的固有周期或频率，因此D正确，A错误；队伍过桥要慢行不是为了不产生周期性的驱动力，而是让驱动力的周期远离桥的固有周期，避免产生共振，B错误。3(多选)弹簧振子在振动过程中振幅逐渐减小，这是由于()A振子开始振动时振幅太小B在振动过程中要不断克服外界阻力做功，消耗能量
12、C动能和势能相互转化D振子的机械能逐渐转化为内能答案BD解析由于有阻力，振子在振动过程中克服阻力做功将机械能转化为内能，故机械能减小，振幅减小，故B、D正确。4(多选)若空气阻力不可忽略，单摆在偏角很小的摆动中，总是减小的物理量为()A振幅 B位移 C周期 D机械能答案AD解析有空气阻力时，振动为阻尼振动，机械能不断减小，振幅也不断减小；在平衡位置，位移为零，之后位移增大，直至动能为零时位移达到最大，然后位移又减小到零，所以位移不是一直减小；根据单摆周期公式T2，l不变，则T不变。5一根张紧的水平绳上共挂三个单摆，摆球质量都相同，摆长如图所示，当a摆振动时，其他两摆也振动起来，有下列说法：a、
13、c两摆周期相同，b摆周期较大；a、b、c三摆周期相同；c摆的振幅比b摆大；a、b、c三摆，振幅相同。其中正确的是()A B C D答案C解析当a摆振动时，其他两摆也振动起来，说明a摆提供驱动力，b、c两摆做受迫振动，故三个摆的振动周期都等于a摆的固有周期，故错误，正确；a摆提供驱动力，b、c两摆做受迫振动，c摆的固有周期等于a摆的驱动力周期，故发生共振，故c摆的振幅比b摆大，故正确，错误，故C正确。6(多选)把一个筛子用四根弹簧支起来，筛子上装一个电动偏心轮，它每转一周，给筛子一个驱动力，这样就做成了一个共振筛，筛子做自由振动时，完成10次全振动用时15 s，在某电压下，电动偏心轮转速是36
14、r/min。已知增大电压可使偏心轮转速提高；增加筛子的质量，可以增大筛子的固有周期。那么要使筛子的振幅增大，下列哪些做法是正确的()A提高输入电压 B降低输入电压C增加筛子质量 D减小筛子质量答案AC解析筛子振动固有周期T固 s15 s，电动偏心轮的转动周期(对筛子来说是驱动力的周期)T驱 s167 s，要使筛子振幅增大，就是使这两个周期值靠近，可采用两种做法：第一，提高输入电压使偏心轮转得快一些，减小驱动力的周期；第二，增加筛子的质量使筛子的固有周期增大。故A、C正确。7如表所示为某受迫振动的振幅随驱动力频率变化的关系，若该振动系统的固有频率为f固，则固有频率可能为()Af固40 Hz B7
15、0 HzC50 Hzf固60 Hz D以上选项都不对答案C解析因为只有固有频率与驱动力频率相等时，振幅最大，故C正确。8一个摆长约1 m的单摆，在下列的四个随时间变化的驱动力作用下振动，要使单摆振动的振幅尽可能增大，应选用的驱动力是()答案C解析单摆的周期为T2 2 s，驱动力的周期应尽可能接近系统的固有周期，C正确。二、非选择题9如果把人当作一个整体来看，在水平方向的固有频率约为36 Hz，竖直方向的固有频率约为48 Hz，拖拉机驾驶员，风镐、风铲、铆钉机等操作工在工作时将做_振动，这些操作工的振动频率跟振动源的频率_。为保障操作工的安全与健康，有关部门作出规定：用手操作的各类振动机械的频率
16、必须大于20 Hz，这是为了防止发生_造成对人体健康的危害。答案受迫几乎相同共振解析拖拉机、风镐等在工作时，由于内燃机、电动机等动力设备运转的不平衡性，往往产生较剧烈的振动，与其靠近或密切接触的人一定会做受迫振动，如果设备的振动频率接近人体振动的固有频率，则人体的各部分将做较剧烈的振动，造成对人体的损伤。因此，对于用手操作的机械振动频率必须大于20 Hz，以保障人体健康。10如图所示，一个偏心轮的圆心为O，轴心为C，它们所组成的系统在竖直方向上发生自由振动的频率为f，当偏心轮以角速度绕O轴匀速转动时，则当_时振动最为剧烈，这个现象称为_。答案2f共振解析偏心轮转动产生驱动力，偏心轮转动的频率与
17、系统固有频率f相等时会发生共振，即：f，得2f时产生共振。11汽车的质量一般支撑在固定于轴承上的若干弹簧上，弹簧的等效劲度系数k15105 N/m。汽车开动时，在振幅较小的情况下，其上下自由振动的频率满足f (l为弹簧压缩的长度)。若人体可以看成一个弹性体，其固有频率约为2 Hz，已知汽车的质量为600 kg，每个人的质量为70 kg，则这辆车乘坐几人时，人感觉最难受？(取g2 m/s2)答案5人解析当人的固有频率与弹簧振动的频率相等时即达到共振，此时人感觉最难受，则：f 2 Hz，得l m。汽车和所有的人受力平衡，则有：kl(Mnm)g得n5(人)。12一砝码和一轻弹簧构成弹簧振子，如图甲所
18、示，该装置可用于研究弹簧振子的受迫振动。匀速转动把手时，曲杆给弹簧振子以驱动力，使振子做受迫振动。把手匀速转动的周期就是驱动力的周期，改变把手匀速转动的速度就可以改变驱动力的周期。若保持把手不动，给砝码一向下的初速度，砝码便做简谐运动，振动图象如图乙所示。当把手以某一速度匀速运动，受迫振动达到稳定时，砝码的振动图象如图丙所示。若用T0表示弹簧振子的固有周期，T表示驱动力的周期，A表示受迫振动达到稳定后砝码振动的振幅，则：(1)稳定后，砝码振动的频率f_Hz。(2)欲使砝码的振动能量最大，需满足什么条件？(3)利用上述所涉及的知识，请分析某同学所提下列问题的物理依据。“我国火车第六次大提速时，需尽可能的增加铁轨单节长度，或者是铁轨无接头”。答案(1)025(2)TT04 s(3)见解析解析(1)由题图丙可知，f Hz025 Hz。(2)砝码的振动能量最大时，振幅最大，故应发生共振，所以应有TT04 s。(3)若单节车轨非常长，或无接头，则驱动力周期非常大，从而远离火车的固有周期，使火车的振幅较小，以便来提高火车的车速。