2019-2020新人教版高中物理選修3-4：第十一章5.外力作用下的振動(dòng)

1、5.外力作用下的振動(dòng) 基礎(chǔ)鞏固 匕i 下列各種振動(dòng)不是受迫振動(dòng)的是（ ） A. 敲擊后的鑼面的振動(dòng) B. 縫紉機(jī)針的振動(dòng) C. 人挑擔(dān)子時(shí)，擔(dān)子上下振動(dòng) D. 蜻蜓、蝴蝶翅膀的振動(dòng) 解析：A 選項(xiàng)中鑼面的振動(dòng)是阻尼振動(dòng)，而 B、C、D 選項(xiàng)中物體的振動(dòng)是在驅(qū)動(dòng)力作 用下的振動(dòng)，是受迫振動(dòng),A 選項(xiàng)符合要求。 答案：A 匕 2 由于存在摩擦和空氣阻力，任何物體的機(jī)械振動(dòng)嚴(yán)格地講都不是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，這時(shí)振動(dòng) 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 解析：

2、物體做阻尼振動(dòng)時(shí)，機(jī)械能減小，振幅減小，但周期不變（但大于固有周期），故選項(xiàng) B 正確。 答案：B 匕 3 在實(shí)驗(yàn)室做 聲波碎杯”的實(shí)驗(yàn),用手指輕彈一只酒杯，聽(tīng)到清脆聲音，測(cè)得這個(gè)聲波 的頻率為 500 Hz。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(guò)調(diào)整其發(fā)出 的聲波，結(jié)果使酒杯碎掉了。你認(rèn)為操作人員進(jìn)行的操作可能是 （） A. 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. 一定是同時(shí)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 500 Hz 答案：D #4如圖所示的裝置中，已知彈簧振子的固有頻率 仙=2 Hz

3、,電動(dòng)機(jī)皮帶輪的直徑 di是曲 軸皮帶輪直徑 d2的-。為使彈簧振子的振幅最大 則電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速應(yīng)為 B. 120 r/min C. 30 r/min D.240 r/min 解析：若使振子振幅最大，則曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)頻率為 f=2 Hz,即轉(zhuǎn)速為 2 r/s 由于一一 - 3iri=血故一 -所以電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為 4 r/s,即 240 r/min。 答案：D 5如圖所示，在一根張緊的水平繩上掛幾個(gè)擺，其中 A、E 擺長(zhǎng)相等。先讓 A 擺振動(dòng)起 來(lái)，其他各擺隨后也跟著振動(dòng)起來(lái)，則（ ） A.60 r/min A. 其他各擺擺動(dòng)周期跟 A 擺相同B. 其他各擺振動(dòng)振幅大小相同 C. 其他各擺振動(dòng)振幅不等,E

4、 擺振幅最小 D. 其他各擺振動(dòng)周期不同，D 擺周期最大 解析：在受迫振動(dòng)中，受迫振動(dòng)的物體振動(dòng)周期由驅(qū)動(dòng)力的周期決定，當(dāng)驅(qū)動(dòng)力的周期等 于固有周期時(shí)振幅最大。 答案：A I 6A、B 兩個(gè)單擺,A 擺的固有頻率為 4f,B 擺的固有頻率為 f,若讓它們?cè)陬l率為 5f 的驅(qū) 動(dòng)力作用下做受迫振動(dòng)，則兩單擺比較（） A. A 擺振幅較大，振動(dòng)頻率為 f B. B 擺振幅較大，振動(dòng)頻率為 4f C. A 擺振幅較大，振動(dòng)頻率為 5f D. B 擺振幅較大，振動(dòng)頻率為 5f 解析：受迫振動(dòng)物體在振動(dòng)穩(wěn)定后的頻率等于驅(qū)動(dòng)力的頻率。本題中驅(qū)動(dòng)力頻率為 5f, 故 A、B 兩擺振動(dòng)穩(wěn)定后的頻率均為 5f。

5、受迫振動(dòng)物體的振幅跟驅(qū)動(dòng)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(dòng)力頻率與 A 擺固有頻率的差 值為5f-4f=f，驅(qū)動(dòng)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 C 7 右圖為一單擺的共振曲線，則該單擺的擺長(zhǎng)約為 _ m。 J &一A 4 丿 J 0 0.25 0,S 0.75 解析：由題圖可以看出，當(dāng)驅(qū)動(dòng)力的頻率為 f=0.5 Hz 時(shí)，振幅最大，發(fā)生共振，所以此單擺 的固有頻率為 0.5 Hz,固有周期為 T=2 s,由單擺的周期公式 T=2 -得:1 答案：1 L

6、 8 秒擺（周期為 2 s 的單擺）擺球質(zhì)量為 0.2 kg,它振動(dòng)到最大位移處時(shí)距最低點(diǎn)的高度 為0.4 cm,當(dāng)它完成 10 次全振動(dòng)回到最大位移處時(shí)，因有阻尼作用，距最低點(diǎn)的高度變?yōu)?0.3 cm。如果每振動(dòng) 10 次補(bǔ)充一次能量，使擺球回到原高度，那么 1 min 內(nèi)總共應(yīng)補(bǔ)給多 少能量？（g 取 9.8 m/s2） 解析：每振動(dòng) 10 次要補(bǔ)充的能量為 AE=mg 少=0.2 池 8 人 040.3） X0-2 J= 1.96X10-3 J。 秒擺的周期為 2 s,1 min 內(nèi)完成全振動(dòng)的次數(shù)為 30 次，則 1 min 內(nèi)總共應(yīng)補(bǔ)充的能量為 E=3=5.88X10-3 Jo 答案

7、：5.88 X103 J 能力提升 1 強(qiáng)地震會(huì)導(dǎo)致很多房屋坍塌。關(guān)于地震中的建筑物的下列說(shuō)法正確的是 （） A. 所有建筑物振動(dòng)周期相同 B. 所有建筑物振幅相同 C. 建筑物的振動(dòng)周期由其固有周期決定 D. 所有建筑物均做受迫振動(dòng) 答案：AD 在飛機(jī)的發(fā)展史中有一個(gè)階段，飛機(jī)上天后不久，飛機(jī)的機(jī)翼（翅膀）很快就抖動(dòng)起來(lái), 而且越抖越厲害。后來(lái)人們經(jīng)過(guò)探索，利用在飛機(jī)機(jī)翼前緣處安裝一個(gè)配重桿的方法，解 決了這一問(wèn)題。在飛機(jī)機(jī)翼前緣安裝配重桿的目的主要是 （ ） 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 解析：飛機(jī)抖動(dòng)厲害是因?yàn)榘l(fā)生了共振現(xiàn)象，要想解

8、決這一問(wèn)題需要使系統(tǒng)的固有頻率 與驅(qū)動(dòng)力的頻率差別增大，在飛機(jī)機(jī)翼前緣處安裝一個(gè)配重桿，改變的是機(jī)翼的固有頻率。 故正確選項(xiàng)為 D。 答案：D 3 一個(gè)彈簧振子做受迫振動(dòng)時(shí)振幅與驅(qū)動(dòng)力頻率之間的關(guān)系圖象如圖所示 ，由圖可知 () A. 振子振動(dòng)頻率為 f2時(shí)，它處于共振狀態(tài) B. 驅(qū)動(dòng)力頻率為 f3時(shí)，振子振動(dòng)頻率為 f3 C. 若撤去驅(qū)動(dòng)力讓振子做自由振動(dòng)，則振子的振動(dòng)頻率是 f3 D. 振子做自由振動(dòng)的頻率可以為 fl、f2、f3 解析：由題意可知，當(dāng)驅(qū)動(dòng)力的頻率變化時(shí)，做受迫振動(dòng)物體的振幅在變化，當(dāng)驅(qū)動(dòng)力頻 率為 f2時(shí),受迫振動(dòng)的振幅最大，即發(fā)生共振現(xiàn)象，故選項(xiàng) A 正確;做受迫振動(dòng)的

9、頻率等于 驅(qū)動(dòng)力的頻率，選項(xiàng) B 正確;若撤去外力，物體自由振動(dòng)，其頻率為其固有頻率，即應(yīng)為 f2,故 選項(xiàng) C、D 錯(cuò)誤。 答案：AB 4 某彈簧振子，自由振動(dòng)時(shí)的振動(dòng)圖象如圖甲中的曲線 I所示,而在某驅(qū)動(dòng)力作用下 做受迫振動(dòng)時(shí)，穩(wěn)定后的振動(dòng)圖象如圖甲中的曲線 U所示，那么，此受迫振動(dòng)對(duì)應(yīng)的狀態(tài) 可能是如圖乙中的() A.a 點(diǎn) B.b 點(diǎn) C.c 點(diǎn) D. 疋不疋 c 點(diǎn) 解析：振子的固有周期與驅(qū)動(dòng)力周期的關(guān)系是 T 驅(qū)-固,所以受迫振動(dòng)的狀態(tài)一定不 是圖乙中的 c 點(diǎn),可能是 a 點(diǎn)，故 A、D 正確。 4x/c( ( 甲答案：AD 5 下圖為單擺在兩次受迫振動(dòng)中的共振曲線，則下列說(shuō)法正

10、確的是（） A. 若兩次受迫振動(dòng)分別在月球上和地球上進(jìn)行，且擺長(zhǎng)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(dòng)是在地球上同一地點(diǎn)進(jìn)行，則兩次擺長(zhǎng)之比 11 ： I n = 25： 4 C. 圖線n若是在地面上完成的，則該擺擺長(zhǎng)約為 1 m D. 若擺長(zhǎng)均為 1 m,則圖線I是在地面上完成的 解析：受迫振動(dòng)的頻率與固有頻率無(wú)關(guān)，但當(dāng)驅(qū)動(dòng)力的頻率與物體固有頻率相等時(shí)，受迫 振動(dòng)的振幅最大，所以,可以根據(jù)物體做受迫振動(dòng)的共振曲線判斷出物體的固有頻率。根 據(jù)單擺振動(dòng)周期公式 T=2 -可以得到單擺固有頻率 f - 一 -根據(jù)圖象中 f 的信 息可以推斷擺長(zhǎng)或重力加速度的變化情況。 答案

11、：ABC 6 如圖所示,輕直桿 0C 的中點(diǎn)懸掛一個(gè)彈簧振子，其固有頻率為 2 Hz。桿的 0 端有 固定光滑軸,C 端下邊由凸輪支持，凸輪繞其軸轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)速為 n。在 n 從 0 逐漸增大到 5 r/s 的過(guò)程中 振子 M的振幅變化情況將是 _ ，當(dāng) n= _ r/s 時(shí) 振幅最大。若轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在 5 r/s,M 的振動(dòng)周期是 _ s。 解析：本題考查受迫振動(dòng)的頻率和產(chǎn)生共振的條件的分析。振子固有頻率為 2 Hz,凸輪 的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率就是驅(qū)動(dòng)力的頻率，即 f驅(qū)從 0 增大到 5 Hz。變化過(guò)程中，先接近固有頻率，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=2 Hz,即 n=2 r/s 時(shí)振幅最大。 當(dāng)n=5 r/s 時(shí),T驅(qū)=0.2 s。受迫振動(dòng)的周期取決于驅(qū)動(dòng)力的周期，即也為 0.2 s。 答案：先增大后減小 2 0.2 7 火車在軌道上行駛時(shí)，由于在鋼軌接頭處車輪受到撞擊而上下振動(dòng)。如果防震彈 簧每受 104 N 的力將被壓縮 20 mm,而每根彈簧的實(shí)際負(fù)荷為 5 000 kg,已知彈簧的振動(dòng) 周期T=2 -問(wèn)車速為多大時(shí)列車振動(dòng)得最劇烈設(shè)鋼軌長(zhǎng)為 取 解析：由題意可知彈簧在做受迫振動(dòng)，要使振動(dòng)最強(qiáng)烈