2020高中物理 第十一章 第5節(jié) 外力作用下的振動(dòng)練習(xí)（含解析）-4

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精PAGE12-學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精外力作用下的振動(dòng)［隨堂檢測(cè)]1．(多選)日本宮城縣和巖手縣等地發(fā)生9。0級(jí)地震,導(dǎo)致很多房屋坍塌,場(chǎng)景慘不忍睹,就此事件，下列說(shuō)法不正確的有（)A．所有建筑物振動(dòng)周期相同B．建筑物的振動(dòng)周期由其固有周期決定C．所有建筑物振幅相同D．所有建筑物均做受迫振動(dòng)解析:選BC.由于物體做受迫振動(dòng)達(dá)到穩(wěn)定后的振動(dòng)周期是由驅(qū)動(dòng)力的周期來(lái)決定的,而跟振動(dòng)物體本身的固有周期無(wú)關(guān)，而發(fā)生共振的條件是驅(qū)動(dòng)力的頻率等于物體本身固有的頻率,故A、D正確,B、C錯(cuò)誤．2．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)了艱苦的探索，利用在飛機(jī)機(jī)翼前緣處裝置一個(gè)配重桿的方法,解決了這一問(wèn)題．在飛機(jī)機(jī)翼前裝置配重桿的主要目的是（)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：選D。當(dāng)驅(qū)動(dòng)力的頻率與物體的固有頻率相等時(shí)，發(fā)生共振,振幅最大，因此要減弱機(jī)翼的振動(dòng)，必須改變機(jī)翼的固有頻率，選D.3．(多選)如圖所示為一個(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,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f3C．若撤去驅(qū)動(dòng)力讓振子做自由振動(dòng)，頻率是f3D．振子做自由振動(dòng)的頻率可以為f1、f2、f3解析:選AB.由共振曲線可知，出現(xiàn)振幅最大，則固有頻率等于受迫振動(dòng)的頻率，即為f2。故A正確．受迫振動(dòng)的頻率有驅(qū)動(dòng)力頻率決定，驅(qū)動(dòng)力的頻率為f3時(shí)，振子振動(dòng)的頻率也為f3，故B正確．當(dāng)驅(qū)動(dòng)力頻率等于固有頻率時(shí),振子的振動(dòng)幅度最大，故由圖看出固有頻率為f2.振子自由振動(dòng)的頻率由系統(tǒng)本身決定,為f2。故C錯(cuò)誤．振子作自由振動(dòng)時(shí)，頻率由系統(tǒng)本身決定，為f2.故D錯(cuò)誤．4．如圖所示，曲軸上掛一個(gè)彈簧振子，轉(zhuǎn)動(dòng)搖把曲軸可帶動(dòng)彈簧振子上下振動(dòng)．開始時(shí)不轉(zhuǎn)動(dòng)搖把,讓振子自由振動(dòng)，測(cè)得頻率為2Hz,現(xiàn)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)搖把,轉(zhuǎn)速為240r/min,則（）A．當(dāng)振子穩(wěn)定振動(dòng)時(shí)，它的振動(dòng)周期是0。5sB．當(dāng)振子穩(wěn)定振動(dòng)時(shí)，它的振動(dòng)周期是0。25sC．當(dāng)轉(zhuǎn)速為240r/min時(shí)，彈簧振子的振幅最大D．轉(zhuǎn)速越大，彈簧振子的振幅就越大解析：選B.搖把的轉(zhuǎn)速為n＝240r/min＝4r/s,它的周期T＝eq\f(1,n)＝eq\f（1，4)s＝0.25s;轉(zhuǎn)動(dòng)搖把時(shí),彈簧振子做受迫振動(dòng);振子做受迫振動(dòng)，振動(dòng)周期等于驅(qū)動(dòng)力的周期，當(dāng)振子穩(wěn)定振動(dòng)時(shí),它的振動(dòng)周期是0.25s，故A錯(cuò)誤，B正確；彈簧振子的固有周期T固＝eq\f（1，f固）＝eq\f（1,2Hz)＝0.5s,當(dāng)驅(qū)動(dòng)力周期是0.5s時(shí)，提供驅(qū)動(dòng)力的搖把轉(zhuǎn)速為2r/s＝120r/min，振子發(fā)生共振,振幅最大，故C錯(cuò)誤；搖把轉(zhuǎn)動(dòng)的周期與彈簧振子固有周期相差越小，振子的振幅越大，并不是轉(zhuǎn)速越大，彈簧振子的振幅就越大，故D錯(cuò)誤．［課時(shí)作業(yè)][學(xué)生用書P93（單獨(dú)成冊(cè))］一、單項(xiàng)選擇題1．單擺在振動(dòng)過(guò)程中，擺動(dòng)幅度越來(lái)越小,這是因?yàn)?）A．能量正在逐漸消滅B．動(dòng)能正在轉(zhuǎn)化為勢(shì)能C．機(jī)械能守恒D．總能量守恒,減少的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能解析：選D.能量不能被消滅,只能發(fā)生轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移,故A錯(cuò)誤．單擺在運(yùn)動(dòng)中由于受到空氣阻力，要克服空氣阻力做功，機(jī)械能逐漸減小，轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，由能量守恒定律可知,總能量是守恒的，故B、C錯(cuò)誤，D正確．2．工廠里，有一臺(tái)機(jī)器正在運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)其飛輪轉(zhuǎn)得很快的時(shí)候,機(jī)器的振動(dòng)并不強(qiáng)烈，切斷電源,飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)逐漸慢下來(lái)，到某一時(shí)刻t，機(jī)器發(fā)生了強(qiáng)烈的振動(dòng)，此后，飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)得更慢，機(jī)器的振動(dòng)反而減弱，這種現(xiàn)象說(shuō)明（）A．在時(shí)刻t飛輪慣性最大B．在時(shí)刻t飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)的頻率最大C．在時(shí)刻t飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)的頻率與機(jī)身的固有頻率相等，發(fā)生共振D．純屬偶然現(xiàn)象,并無(wú)規(guī)律解析:選C。飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)的越來(lái)越慢時(shí)，做受迫振動(dòng)的頻率在減小,當(dāng)減小到跟機(jī)器的固有頻率相等時(shí)，發(fā)生共振，振動(dòng)最強(qiáng)烈，然后受迫振動(dòng)的頻率繼續(xù)減小，遠(yuǎn)離固有頻率，振動(dòng)又減弱．故A、B、D錯(cuò)誤，C正確．3．部隊(duì)經(jīng)過(guò)橋時(shí),規(guī)定不許齊步走，登山運(yùn)動(dòng)員登雪山時(shí)，不許高聲叫喊,主要原因是（）A．減輕對(duì)橋的壓力,避免產(chǎn)生回聲B．減少對(duì)橋、雪山的沖擊C．避免使橋和雪山發(fā)生共振D．使橋受到的壓力更不均勻，使登山運(yùn)動(dòng)員耗散能量減少解析：選C.部隊(duì)過(guò)橋時(shí)如齊步走,給橋梁施加周期性外力，容易使橋的振動(dòng)幅度增加，即發(fā)生共振,造成橋梁倒塌；登山運(yùn)動(dòng)員登雪山時(shí)高聲叫喊,聲波容易引發(fā)雪山共振而發(fā)生雪崩，故應(yīng)選C。4．兩個(gè)彈簧振子，甲的固有頻率為f,乙的固有頻率為4f，當(dāng)它們均在頻率為3f的驅(qū)動(dòng)力作用下做受迫振動(dòng)時(shí)（）A．甲的振幅比乙大，振動(dòng)頻率為fB．乙的振幅比甲大，振動(dòng)頻率為3fC．甲的振幅比乙大,振動(dòng)頻率為3fD．乙的振幅比甲大，振動(dòng)頻率為4f解析：選B.受迫振動(dòng)的頻率等于驅(qū)動(dòng)力的頻率,當(dāng)系統(tǒng)的固有頻率等于驅(qū)動(dòng)力的頻率時(shí)，系統(tǒng)達(dá)到共振，振幅達(dá)最大．故甲、乙兩個(gè)振子都做受迫振動(dòng)，頻率為3f，乙的固有頻率與驅(qū)動(dòng)頻率相差較小，所以乙的振幅較大，所以A、C、D錯(cuò)誤，B正確．5。如圖所示,兩個(gè)質(zhì)量分別為m0和m的小球A、B，懸掛在同一根水平細(xì)線上,當(dāng)A在垂直于水平細(xì)線的平面內(nèi)擺動(dòng)時(shí),下列說(shuō)法不正確的是（）A．兩擺的振動(dòng)周期是相同的B．當(dāng)兩擺的擺長(zhǎng)相等時(shí)，B擺的振幅最大C．懸掛A的豎直細(xì)線長(zhǎng)度變化時(shí),B的振幅不變D．B擺的振幅可能超過(guò)A擺的振幅解析：選C.A擺動(dòng)時(shí)，B擺做受迫振動(dòng),穩(wěn)定后，B擺的振動(dòng)周期應(yīng)等于驅(qū)動(dòng)力的周期，即等于A擺的周期,故選項(xiàng)A正確；當(dāng)B擺長(zhǎng)與A擺長(zhǎng)相等時(shí)，兩者的固有周期相等，而A擺的固有周期就是使B做受迫振動(dòng)的驅(qū)動(dòng)力的周期,可見(jiàn)B擺處于共振狀態(tài)，選項(xiàng)B正確；A擺長(zhǎng)發(fā)生變化，就是使B做受迫振動(dòng)的驅(qū)動(dòng)力周期發(fā)生變化，由于B的固有周期不變,這樣兩個(gè)周期差別就發(fā)生了變化,因而B的振幅也發(fā)生了變化，選項(xiàng)C錯(cuò)誤;單擺振動(dòng)的能量不僅與振幅有關(guān)，還跟振動(dòng)系統(tǒng)的質(zhì)量有關(guān),如果A的質(zhì)量比B大得多，從A向B傳遞的能量有可能使B的振幅大于A的振幅，選項(xiàng)D正確．6．手機(jī)是常用的通信工具,當(dāng)來(lái)電話時(shí)，它可以用振動(dòng)來(lái)提示人們．振動(dòng)原理很簡(jiǎn)單：是一個(gè)微型電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)轉(zhuǎn)軸上的葉片轉(zhuǎn)動(dòng)．當(dāng)葉片轉(zhuǎn)動(dòng)后，電動(dòng)機(jī)就跟著振動(dòng)起來(lái)．其中葉片的形狀你認(rèn)為是下圖中的（）解析：選A.B、C、D中圖形均為中心對(duì)稱圖形，轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)不會(huì)引起振動(dòng)．二、多項(xiàng)選擇題7．彈簧振子在空氣中做阻尼振動(dòng),下列說(shuō)法中不正確的是（)A．振子位移逐漸減小B．振動(dòng)周期逐漸減小C．振子動(dòng)能逐漸減小D．振動(dòng)系統(tǒng)的能量逐漸減小解析：選ABC.振子在空氣中做阻尼振動(dòng)時(shí)，振幅減小,周期不變，總能量減小，A、B、C錯(cuò)誤．8．一臺(tái)洗衣機(jī)在正常工作時(shí)非常平穩(wěn)，當(dāng)切斷電源后，發(fā)現(xiàn)洗衣機(jī)先是振動(dòng)越來(lái)越劇烈，然后振動(dòng)再逐漸減弱，對(duì)這一現(xiàn)象，下列說(shuō)法正確的是(）A．正常工作時(shí)，洗衣機(jī)波輪的運(yùn)轉(zhuǎn)頻率比洗衣機(jī)的固有頻率大B．正常工作時(shí)，洗衣機(jī)波輪的運(yùn)轉(zhuǎn)頻率比洗衣機(jī)的固有頻率小C．正常工作時(shí)，洗衣機(jī)波輪的運(yùn)轉(zhuǎn)頻率等于洗衣機(jī)的固有頻率D．當(dāng)洗衣機(jī)振動(dòng)最劇烈時(shí),波輪的運(yùn)轉(zhuǎn)頻率恰好等于洗衣機(jī)的固有頻率解析：選AD。切斷洗衣機(jī)電源,波輪的轉(zhuǎn)動(dòng)逐漸慢下來(lái)，在某一小段時(shí)間內(nèi)洗衣機(jī)發(fā)生了強(qiáng)烈的振動(dòng)，說(shuō)明此時(shí)波輪的運(yùn)轉(zhuǎn)頻率與洗衣機(jī)的固有頻率相同，發(fā)生了共振．此后波輪的轉(zhuǎn)速減慢，則f驅(qū)<f固，所以共振現(xiàn)象消失,洗衣機(jī)的振動(dòng)隨之減弱，所以正確選項(xiàng)是A、D。9．在喜劇電影《功夫》中，包租婆的“獅子吼”可以將酒杯震碎．若我們用手指輕彈同樣的酒杯,聽到清脆的聲音，并測(cè)得該聲音的頻率為f.下列說(shuō)法正確的是()A．包租婆震碎酒杯是聲波的共振現(xiàn)象B．包租婆震碎酒杯是聲波的干涉現(xiàn)象C．包租婆發(fā)出的震碎酒杯的“獅子吼”的頻率一定接近fD．包租婆發(fā)出的震碎酒杯的“獅子吼”的頻率一定遠(yuǎn)大于f解析：選AC.根據(jù)共振的條件與共振的特點(diǎn)可知,當(dāng)物體發(fā)生共振時(shí)，物體振動(dòng)的振幅最大，甚至可能造成物體解體,故用“獅子吼”將酒杯震碎是共振現(xiàn)象，而發(fā)生共振的條件是驅(qū)動(dòng)力的頻率等于物體的固有頻率，而酒杯的固有頻率為f，故“獅子吼”頻率一定接近f.故A、C正確．10．某簡(jiǎn)諧振子,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Ⅱ所示，那么，此受迫振動(dòng)對(duì)應(yīng)的狀態(tài)可能是圖乙中的(）A．a(chǎn)點(diǎn) B．b點(diǎn)C．c點(diǎn) D．一定不是c點(diǎn)解析：選AD.振子的固有周期與驅(qū)動(dòng)力周期的關(guān)系是T驅(qū)＝eq\f(3,2）T固，所以受迫振動(dòng)的狀態(tài)一定不是圖乙中的b點(diǎn)和c點(diǎn),可能是a點(diǎn)，故選AD.三、非選擇題11．如圖所示，一個(gè)豎直圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，固定在圓盤上的小圓柱帶動(dòng)一個(gè)T形支架在豎直方向振動(dòng)，T形支架的下面系著一個(gè)彈簧和小球組成的振動(dòng)系統(tǒng)，小球浸沒(méi)在水中．當(dāng)圓盤靜止時(shí)，讓小球在水中振動(dòng)，球?qū)⒆鲎枘嵴駝?dòng)．現(xiàn)使圓盤以不同的頻率振動(dòng),測(cè)得共振曲線如圖．(為方便計(jì)算g＝9。86m/s2,π＝3。14)(1）當(dāng)圓盤以0.4s的周期勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后,小球振動(dòng)達(dá)到穩(wěn)定，它振動(dòng)的頻率是多少？（2)若一個(gè)單擺的擺動(dòng)周期與球做阻尼振動(dòng)的周期相同，該單擺的擺長(zhǎng)為多少?(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)解析：（1)小球振動(dòng)達(dá)到穩(wěn)定時(shí)周期為0。4s，頻率為2.5Hz。(2）由圖象可以看出單擺的固有頻率為0.3Hz，周期為eq\f（1，0.3）s，由單擺的周期公式T＝2πeq\r（\f（L，g）)解得L＝eq\f(T2g，4π2）＝eq\f(1，0.32)×eq\f(9.86,4×3。142）m≈2.78m。答案:（1）2。5Hz（2)2。78m12．在某校實(shí)驗(yàn)室中有個(gè)實(shí)驗(yàn)儀器如圖甲所示，五個(gè)擺懸掛于同一根繃緊的水平繩上．如圖乙所示是E單擺做受迫振動(dòng)時(shí)的共振曲線，它表示振幅與驅(qū)動(dòng)力的頻率的關(guān)系．問(wèn)：（擺角不超過(guò)5°,重力加速度g取π2)(1)先讓A、B、C、D其中的哪一個(gè)擺擺動(dòng)起來(lái)，E單擺的振動(dòng)最為劇烈．(2)E單擺的擺長(zhǎng)的大?。?）若將E擺從廣東移至北京某高中的實(shí)驗(yàn)室中，共振曲線的“峰"將怎樣移動(dòng)．解析：（1)由圖甲可知,