高中物理 11.5 外力作用下的振動(dòng)每課一練 新人教版選修3-4

5外力作用下的振動(dòng)(時(shí)間：60分鐘)知識(shí)點(diǎn)基礎(chǔ)中檔稍難受迫振動(dòng)、阻尼振動(dòng)1、23共振現(xiàn)象4、5、67、8、9綜合提升101112知識(shí)點(diǎn)一受迫振動(dòng)、阻尼振動(dòng)1．下列說(shuō)法中正確的是()．A．有阻力的振動(dòng)叫做受迫振動(dòng)B．物體振動(dòng)時(shí)受到外力作用，它的振動(dòng)就是受迫振動(dòng)C．物體在周期性外力作用下的振動(dòng)叫做受迫振動(dòng)D．物體在周期性外力作用下振動(dòng)，它的振動(dòng)頻率最終等于驅(qū)動(dòng)力頻率解析物體在周期性外力作用下的振動(dòng)叫做受迫振動(dòng)，選項(xiàng)C對(duì)，B錯(cuò)；這個(gè)周期性的外力應(yīng)當(dāng)能給振動(dòng)物體補(bǔ)充能量，而阻力不行，選項(xiàng)A錯(cuò)；受迫振動(dòng)的頻率最終等于驅(qū)動(dòng)力頻率，選項(xiàng)D對(duì)．答案CD2．兩個(gè)彈簧振子，甲的固有頻率是100Hz，乙的固有頻率是400Hz，若它們均在頻率是300Hz的驅(qū)動(dòng)力作用下做受迫振動(dòng)，則振動(dòng)穩(wěn)定后()．A．甲的振幅較大，振動(dòng)頻率是100HzB．乙的振幅較大，振動(dòng)頻率是300HzC．甲的振幅較大，振動(dòng)頻率是300HzD．乙的振幅較大，振動(dòng)頻率是400Hz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，選項(xiàng)A、D錯(cuò)；由于乙的固有頻率更接近驅(qū)動(dòng)力頻率，所以乙的振幅較大，選項(xiàng)B對(duì)，C錯(cuò)．答案B3.如圖11－5－4所示是單擺做阻尼振動(dòng)的振動(dòng)圖線，下列說(shuō)法中正確的是()．A．?dāng)[球A時(shí)刻的動(dòng)能等于B時(shí)刻的動(dòng)能B．?dāng)[球A時(shí)刻的勢(shì)能等于B時(shí)刻的勢(shì)能圖11－5－4C．?dāng)[球A時(shí)刻的機(jī)械能等于B圖11－5－4D．?dāng)[球A時(shí)刻的機(jī)械能大于B時(shí)刻的機(jī)械能解析該題考查阻尼振動(dòng)的圖象以及能量的轉(zhuǎn)化關(guān)系．在單擺振動(dòng)過(guò)程中，因不斷克服空氣阻力做功使振動(dòng)的能量逐漸轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，C錯(cuò)，D對(duì)；雖然單擺總的機(jī)械能在逐漸減小，但在振動(dòng)過(guò)程中動(dòng)能和勢(shì)能仍不斷地相互轉(zhuǎn)化．由于A、B兩時(shí)刻，單擺的位移相等，所以勢(shì)能相等，但動(dòng)能不相等．A錯(cuò)，B對(duì)．答案BD知識(shí)點(diǎn)二共振現(xiàn)象4．部隊(duì)經(jīng)過(guò)橋梁時(shí)，規(guī)定不許齊步走，登山運(yùn)動(dòng)員登高山時(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、雪山的沖量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)員登高山時(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.答案C5.如圖11－5－5所示是物體做受迫振動(dòng)的共振曲線，其縱坐標(biāo)表示物體()．A．在不同時(shí)刻的振幅B．在不同時(shí)刻的位移圖11－5－5C．圖11－5－5D．在不同驅(qū)動(dòng)力下的位移解析共振曲線表示的是振動(dòng)物體的振幅隨驅(qū)動(dòng)力頻率的變化而變化的關(guān)系，所以縱坐標(biāo)應(yīng)當(dāng)表示振動(dòng)物體在不同驅(qū)動(dòng)力下的振幅．答案C6.如圖11－5－6所示，在一條張緊的繩上掛7個(gè)擺，先讓A擺振動(dòng)起來(lái)，則其余各擺也隨之振動(dòng)，已知A、B、F三擺的擺長(zhǎng)相同，則下列判斷正確的是()．A．7個(gè)擺的固有頻率都相同B．振動(dòng)穩(wěn)定后7個(gè)擺的振動(dòng)頻率都相同圖11－5－6C．B、F擺的擺長(zhǎng)與A圖11－5－6D．除A擺外，D、E擺離A擺最近，它們的振幅最大解析7個(gè)擺的擺長(zhǎng)不完全相同，固有頻率不相同，選項(xiàng)A錯(cuò)；A擺振動(dòng)起來(lái)后，帶動(dòng)其余6個(gè)擺做受迫振動(dòng)，振動(dòng)穩(wěn)定后7個(gè)擺的振動(dòng)頻率都相同，選項(xiàng)B對(duì)；B、F擺的擺長(zhǎng)與A擺相同，發(fā)生共振，選項(xiàng)C對(duì)，D錯(cuò)．答案BC7．鋪設(shè)鐵軌時(shí)，每?jī)筛撥壗涌p處都必須留有一定的間隙，勻速運(yùn)行的列車經(jīng)過(guò)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(zhǎng)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)．普通鋼軌長(zhǎng)為12.6m，列車固有振動(dòng)周期為0.315s．下列說(shuō)法正確的是()．A．列車的危險(xiǎn)速率為40mB．列車過(guò)橋需要減速，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(zhǎng)度有利于列車高速運(yùn)行解析對(duì)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，所以列車的危險(xiǎn)速率v＝eq\f(L,T)＝40m/s，A正確，為了防止共振現(xiàn)象發(fā)生，B正確，由v＝eq\f(L,T)知L增大時(shí)，T不變，v變大，D正確，所以A、B、D正確．答案ABD8.如圖11－5－7所示是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)力的頻率為f2時(shí)，振子處于共振狀態(tài)B．驅(qū)動(dòng)力的頻率為f3時(shí)，振子的振動(dòng)頻率為f3圖11－5－7C．假如讓振子自由振動(dòng)，它的頻率為f圖11－5－7D．振子做自由振動(dòng)時(shí)，頻率可以為f1、f2或f3解析由圖象知，當(dāng)驅(qū)動(dòng)力頻率為f2時(shí)，振子的振幅最大，可確定振子的固有頻率為f2，當(dāng)振子自由振動(dòng)時(shí)其頻率為固有頻率，故選項(xiàng)A、C正確，D錯(cuò)誤；由受迫振動(dòng)的特點(diǎn)可知選項(xiàng)B正確．答案ABC9.將一個(gè)電動(dòng)傳感器接到計(jì)算機(jī)上，就可以測(cè)量快速變化的力，用這種方法測(cè)得的某單擺擺動(dòng)時(shí)懸線上拉力的大小隨時(shí)間變化的曲線如圖11-5-8所示．某同學(xué)由此圖象提供的信息作出的下列判斷中，正確的是________． 圖11-5-8A．t＝0.2s時(shí)擺球正經(jīng)過(guò)最低點(diǎn)B．t＝1.1s時(shí)擺球正經(jīng)過(guò)最低點(diǎn)C．?dāng)[球擺動(dòng)過(guò)程中機(jī)械能減小D．?dāng)[球擺動(dòng)的周期是T＝1.4s 解析懸線拉力在經(jīng)過(guò)最低點(diǎn)時(shí)最大，t＝0.2s時(shí)，F(xiàn)有正向最大值，故A選項(xiàng)正確，t＝1.1s時(shí)，F(xiàn)有最小值，不在最低點(diǎn)，周期應(yīng)為T＝1.0s，因振幅減小，故機(jī)械能減小，C選項(xiàng)正確．答案C10．年4月20日上午8時(shí)，四川雅安地區(qū)發(fā)生了7.0級(jí)大地震災(zāi)害，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)解析由受迫振動(dòng)的特點(diǎn)知A、D正確．答案AD11．(·銀川高二檢測(cè))汽車的重量一般支撐在固定于軸承上的若干個(gè)彈簧上，彈簧的等效勁度系數(shù)k＝1.5×105N/m.汽車開(kāi)動(dòng)時(shí)，在振幅較小的情況下，其上下自由振動(dòng)的頻率滿足f＝eq\f(1,2π)eq\r(\f(g,l))(l為車廂在平衡位置時(shí)彈簧被壓縮的長(zhǎng)度)．若人體可以看成一個(gè)彈性體，其固有頻率約為2Hz，已知汽車的質(zhì)量為600kg，每個(gè)人的質(zhì)量為70kg，則這輛車乘坐幾個(gè)人時(shí)，人感覺(jué)到最難受．解析當(dāng)汽車振動(dòng)的頻率f＝2Hz時(shí)，即達(dá)到人的固有頻率時(shí)，人感到最難受．設(shè)乘坐n個(gè)人時(shí)人感到最難受，則f＝eq\f(1,2π)eq\r(\f(g,l))①M(fèi)g＋nmg＝kl②由①②兩式聯(lián)立，得n＝5.答案5人12.圖11－5－9為一單擺的共振曲線，該單擺的擺長(zhǎng)約為多少？共振時(shí)單擺的振幅多大？共振時(shí)擺球的最大速度和最大加速度各為多少？(g取10m/s2)解析從共振曲線可知，單擺的固有頻率f＝圖11－5－90.5Hz，因?yàn)閒＝eq\f(1,2π)eq\r(\f(g,l))，所以l＝eq\f(g,4π2f2)，代圖11－5－9入數(shù)據(jù)解得l≈1m從共振曲線可知：?jiǎn)螖[發(fā)生共振時(shí)，振幅Amax＝8cm.設(shè)單擺的最大偏角為θ擺球所能達(dá)到的最大高度為h，由機(jī)械能守恒定律得eq\f(1,2)mvmax2＝mgh，又h＝l(1－cosθ)，當(dāng)θ很小時(shí)1－co