2024年高中物理第十一章機(jī)械振動(dòng)第5節(jié)外力作用下的振動(dòng)課后課時(shí)作業(yè)含解析新人教版選修3-4

PAGE6-第5節(jié)外力作用下的振動(dòng)A組：合格性水平訓(xùn)練1．(阻尼振動(dòng))(多選)關(guān)于阻尼振動(dòng)，以下說法中正確的是()A．機(jī)械能不斷減小 B．動(dòng)能不斷減小C．振幅不斷減小 D．肯定不是簡諧運(yùn)動(dòng)答案ACD解析阻尼振動(dòng)是振幅不斷減小的振動(dòng)，故阻尼振動(dòng)肯定不是簡諧運(yùn)動(dòng)，而振幅是振動(dòng)能量的標(biāo)記，故阻尼振動(dòng)中機(jī)械能不斷減小，但動(dòng)能在振動(dòng)過程中是不斷變更的，并不是不斷減小。故B錯(cuò)誤，A、C、D正確。2．(阻尼振動(dòng)和受迫振動(dòng))(多選)下列說法中正確的是()A．實(shí)際的自由振動(dòng)必定是阻尼振動(dòng)B．在外力作用下的振動(dòng)是受迫振動(dòng)C．阻尼振動(dòng)的振幅越來越小D．受迫振動(dòng)穩(wěn)定后的頻率與自身物理?xiàng)l件無關(guān)答案ACD解析實(shí)際的自由振動(dòng)由于阻力的作用，振幅會(huì)越來越小，故肯定為阻尼振動(dòng)，A正確；物體在周期性驅(qū)動(dòng)力的作用下的振動(dòng)是受迫振動(dòng)，故物體在外力作用下的振動(dòng)不肯定是受迫振動(dòng)，B錯(cuò)誤；阻尼振動(dòng)的振幅越來越小，C正確；受迫振動(dòng)穩(wěn)定后的頻率取決于驅(qū)動(dòng)力的頻率，與自身物理?xiàng)l件無關(guān)，D正確。3．(共振)有一固有頻率為400Hz的彈簧振子，分別在周期性驅(qū)動(dòng)力F1、F2作用下做受迫振動(dòng)，其中驅(qū)動(dòng)力F1的頻率為100Hz，驅(qū)動(dòng)力F2的頻率為300Hz，則振動(dòng)穩(wěn)定后()A．F1作用時(shí)，振子的振幅較大，振動(dòng)頻率是100HzB．F2作用時(shí)，振子的振幅較大，振動(dòng)頻率是300HzC．F1作用時(shí)，振子的振幅較大，振動(dòng)頻率是400HzD．F2作用時(shí)，振子的振幅較大，振動(dòng)頻率是400Hz答案B解析振動(dòng)穩(wěn)定后，受迫振動(dòng)的頻率等于驅(qū)動(dòng)力頻率，C、D錯(cuò)誤；由于彈簧振子的固有頻率更接近驅(qū)動(dòng)力F2的頻率，所以F2作用時(shí)振子的振幅較大，B正確，A錯(cuò)誤。4.(受迫振動(dòng)和共振)如圖所示的演示裝置，一根張緊的水平繩上掛著五個(gè)單擺，其中A、E擺長相同，先使A搖擺，其余各擺也隨著搖擺起來，可以發(fā)覺振動(dòng)穩(wěn)定后()A．各擺的固有周期均相同B．各擺振動(dòng)的周期均與A擺相同C．C擺振幅最大D．B擺振動(dòng)周期最小答案B解析重力加速度相同時(shí)，單擺的固有周期由擺長確定，故除A、E固有周期相同外，其他擺的固有周期都不相同，A錯(cuò)誤；A搖擺后，通過水平繩對四周的B、C、D、E四個(gè)單擺供應(yīng)周期性的驅(qū)動(dòng)力，四擺都在同一驅(qū)動(dòng)力作用下運(yùn)動(dòng)，故它們的振動(dòng)周期均與A擺的固有周期相同，B正確，D錯(cuò)誤；因?yàn)锳、E擺長相同，固有周期相同，故E擺發(fā)生共振現(xiàn)象，其振幅最大，C錯(cuò)誤。5.(共振曲線)(多選)如圖表示一彈簧振子做受迫振動(dòng)時(shí)的振幅與驅(qū)動(dòng)力頻率的關(guān)系，由圖可知()A．驅(qū)動(dòng)力頻率為f2時(shí)，振子處于共振狀態(tài)B．驅(qū)動(dòng)力頻率為f3時(shí)，振子的振動(dòng)頻率為f3C．假如讓振子自由振動(dòng)，它的頻率為f2D．振子做自由振動(dòng)時(shí)，頻率可以為f1、f2、f3答案ABC解析由題圖可知當(dāng)驅(qū)動(dòng)力的頻率為f2時(shí)，振子的振幅最大，即振子發(fā)生共振現(xiàn)象，故A正確；由共振條件知振子的固有頻率為f2，故C正確，D錯(cuò)誤；振子做受迫振動(dòng)時(shí)，振動(dòng)頻率由驅(qū)動(dòng)力的頻率確定，故B正確。6．(共振及其應(yīng)用與防止)脫水機(jī)把衣服脫水完后切斷電源，電動(dòng)機(jī)還要轉(zhuǎn)一會(huì)兒才能停下來，在這一過程中，發(fā)覺脫水機(jī)在某一時(shí)刻振動(dòng)得很猛烈，然后又漸漸振動(dòng)直至停止運(yùn)轉(zhuǎn)，其中振動(dòng)很猛烈的緣由是()A．脫水機(jī)沒有放平穩(wěn)B．電動(dòng)機(jī)在這一時(shí)刻轉(zhuǎn)快了C．電動(dòng)機(jī)在這一時(shí)刻的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率跟脫水機(jī)的固有頻率相近或相等D．是脫水機(jī)出現(xiàn)了故障答案C解析電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)使脫水機(jī)做受迫振動(dòng)。切斷電源后，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的頻率是漸漸變更的，當(dāng)它的頻率接近或等于脫水機(jī)的固有頻率時(shí)，發(fā)生共振現(xiàn)象，脫水機(jī)振動(dòng)得很猛烈，C正確。B組：等級(jí)性水平訓(xùn)練7．(阻尼振動(dòng))(多選)一單擺做阻尼振動(dòng)，則在振動(dòng)過程中()A．振幅越來越小，周期也越來越小B．振幅越來越小，周期不變C．在振動(dòng)過程中，通過某一位置時(shí)，機(jī)械能始終不變D．振動(dòng)過程中，機(jī)械能不守恒答案BD解析因單擺做阻尼振動(dòng)，依據(jù)阻尼振動(dòng)的定義可知，其振幅越來越小，而單擺振動(dòng)過程中的周期是其固有周期，是由本身?xiàng)l件確定的，是不變的，故A錯(cuò)誤，B正確；因單擺做阻尼振動(dòng)的過程中，振幅漸漸減小，振動(dòng)的能量也在減小，即機(jī)械能在削減，故C錯(cuò)誤，D正確。8．(對共振的理解)(多選)一砝碼和一輕彈簧構(gòu)成彈簧振子，圖甲所示的裝置可用于探討該彈簧振子的受迫振動(dòng)。勻速轉(zhuǎn)動(dòng)把手時(shí)，曲桿給彈簧振子以驅(qū)動(dòng)力，使振子做受迫振動(dòng)。把手勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的周期就是驅(qū)動(dòng)力的周期，變更把手勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的速度就可以變更驅(qū)動(dòng)力的周期。若保持把手不動(dòng)，給砝碼一向下的初速度，砝碼便做簡諧運(yùn)動(dòng)，振動(dòng)圖線如圖乙所示。當(dāng)把手以某一速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，受迫振動(dòng)達(dá)到穩(wěn)定時(shí)，砝碼的振動(dòng)圖線如圖丙所示。若用T0表示彈簧振子的固有周期，T表示驅(qū)動(dòng)力的周期，Y表示受迫振動(dòng)達(dá)到穩(wěn)定后砝碼振動(dòng)的振幅，則()A．由圖線可知T0＝4sB．由圖線可知T0＝8sC．當(dāng)T在4s旁邊時(shí)，Y顯著增大；當(dāng)T比4s小得多或大得多時(shí)，Y很小D．當(dāng)T在8s旁邊時(shí)，Y顯著增大；當(dāng)T比8s小得多或大得多時(shí)，Y很小答案AC解析題圖乙是彈簧振子未加驅(qū)動(dòng)力時(shí)的振動(dòng)圖線，由題圖乙讀出的周期為其振動(dòng)的固有周期，即T0＝4s，A正確，B錯(cuò)誤；題圖丙是彈簧振子在驅(qū)動(dòng)力作用下的振動(dòng)圖線，其振動(dòng)的周期等于驅(qū)動(dòng)力的周期，即T＝8s，當(dāng)固有周期與驅(qū)動(dòng)力的周期相同時(shí)，其振幅最大，兩周期相差越大，其振動(dòng)振幅越小，故C正確，D錯(cuò)誤。9.(共振)如圖所示裝置中，已知彈簧振子的固有頻率f固＝2Hz，電動(dòng)機(jī)皮帶輪的直徑d1是曲軸皮帶輪的直徑d2的eq\f(1,2)。為使彈簧振子的振幅最大，則電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速應(yīng)為()A．60r/min B．120r/minC．30r/min D．240r/min答案D解析為使彈簧振子的振幅最大，則曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)頻率為f＝2Hz，即轉(zhuǎn)速為2r/s。由于eq\f(d1,d2)＝eq\f(r1,r2)＝eq\f(1,2)，ω1r1＝ω2r2，故eq\f(ω1,ω2)＝eq\f(2,1)，所以電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為4r/s，即240r/min，D正確。10．(共振及其應(yīng)用與防止)(多選)鋪設(shè)鐵軌時(shí)，每兩根鋼軌接縫處都必需留有肯定的間隙，勻速運(yùn)行的列車經(jīng)過軌端接縫處時(shí)，車輪就會(huì)受到一次沖擊。由于每一根鋼軌長度相等，所以這個(gè)沖擊力是周期性的，列車受到周期性的沖擊做受迫振動(dòng)。一般鋼軌長為12.6m，列車固有振動(dòng)周期為0.315s。下列說法正確的是()A．列車的危急速率為40m/sB．列車過橋須要減速，是為了防止列車發(fā)生共振現(xiàn)象C．列車運(yùn)行的振動(dòng)頻率和列車的固有頻率總是相等的D．增加鋼軌的長度有利于列車高速運(yùn)行答案AD解析對于受迫振動(dòng)，當(dāng)驅(qū)動(dòng)力的頻率與固有頻率相等時(shí)將發(fā)生共振現(xiàn)象，所以列車的危急速率v＝eq\f(L,T)＝40m/s，A正確；列車過橋做減速運(yùn)動(dòng)，是為了使驅(qū)動(dòng)力的頻率遠(yuǎn)小于橋梁的固有頻率，防止橋梁發(fā)生共振，B錯(cuò)誤；列車運(yùn)行的振動(dòng)頻率等于驅(qū)動(dòng)力的頻率，與列車的固有頻率無關(guān)，C錯(cuò)誤；由v＝eq\f(L,T)知，L增大時(shí)，T不變，危急車速v變大，有利于列車高速運(yùn)行，D正確。11．(受迫振動(dòng)和共振曲線)某簡諧振子，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．以上均錯(cuò)誤答案A解析由題圖甲知振子的固有頻率與驅(qū)動(dòng)力頻率的關(guān)系是f驅(qū)＝eq\f(2,3)f固，而c點(diǎn)對應(yīng)的驅(qū)動(dòng)力頻率等于f固，所以此受迫振動(dòng)對應(yīng)的狀態(tài)肯定不是圖乙中的b點(diǎn)和c點(diǎn)，可能是a點(diǎn)，故A正確。12．(共振)(多選)如圖所示為單擺在兩次受迫振動(dòng)中的共振曲線，下列說法正確的是()A．若兩次受迫振動(dòng)分別在月球上和地球上進(jìn)行，且擺長相等，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)行的，則兩次擺長之比l1∶l2＝25∶4C．圖線Ⅱ若是在地球上完成的，則該擺擺長約為1mD．若擺長約為1m，則圖線Ⅰ是在地球上完成的答案ABC解析圖線中振幅最大處對應(yīng)頻率應(yīng)與做受迫振動(dòng)的單擺的固有頻率相等，從圖線上可以看出，兩擺的固有頻率f1＝0.2Hz，f2＝0.5Hz。依據(jù)周期公式可得f＝eq\f(1,T)＝eq\f(1,2π)eq\r(\f(g,l))，當(dāng)兩擺分別在月球上和地球上做受迫振動(dòng)且擺長相等時(shí)，g越大，f越大，所以g2>g1，由于月球上的重力加速度比地球上的小，所以圖線Ⅰ表示月球上單擺的共振曲線，A正確；若兩次受迫振動(dòng)是在地球上同一地點(diǎn)進(jìn)行的，則g相同，兩次擺長之