高中物理 11.5 外力作用下的振動每課一練 新人教版選修3-4

5外力作用下的振動(時間：60分鐘)知識點基礎(chǔ)中檔稍難受迫振動、阻尼振動1、23共振現(xiàn)象4、5、67、8、9綜合提升101112知識點一受迫振動、阻尼振動1．下列說法中正確的是()．A．有阻力的振動叫做受迫振動B．物體振動時受到外力作用，它的振動就是受迫振動C．物體在周期性外力作用下的振動叫做受迫振動D．物體在周期性外力作用下振動，它的振動頻率最終等于驅(qū)動力頻率解析物體在周期性外力作用下的振動叫做受迫振動，選項C對，B錯；這個周期性的外力應(yīng)當能給振動物體補充能量，而阻力不行，選項A錯；受迫振動的頻率最終等于驅(qū)動力頻率，選項D對．答案CD2．兩個彈簧振子，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)動力作用下做受迫振動，則振動穩(wěn)定后()．A．甲的振幅較大，振動頻率是100HzB．乙的振幅較大，振動頻率是300HzC．甲的振幅較大，振動頻率是300HzD．乙的振幅較大，振動頻率是400Hz解析振動穩(wěn)定后，受迫振動的頻率等于驅(qū)動力頻率，選項A、D錯；由于乙的固有頻率更接近驅(qū)動力頻率，所以乙的振幅較大，選項B對，C錯．答案B3.如圖11－5－4所示是單擺做阻尼振動的振動圖線，下列說法中正確的是()．A．擺球A時刻的動能等于B時刻的動能B．擺球A時刻的勢能等于B時刻的勢能圖11－5－4C．擺球A時刻的機械能等于B圖11－5－4D．擺球A時刻的機械能大于B時刻的機械能解析該題考查阻尼振動的圖象以及能量的轉(zhuǎn)化關(guān)系．在單擺振動過程中，因不斷克服空氣阻力做功使振動的能量逐漸轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，C錯，D對；雖然單擺總的機械能在逐漸減小，但在振動過程中動能和勢能仍不斷地相互轉(zhuǎn)化．由于A、B兩時刻，單擺的位移相等，所以勢能相等，但動能不相等．A錯，B對．答案BD知識點二共振現(xiàn)象4．部隊經(jīng)過橋梁時，規(guī)定不許齊步走，登山運動員登高山時，不許高聲叫喊，主要原因是()．A．減輕對橋的壓力，避免產(chǎn)生回聲B．減少對橋、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，使登山運動員耗散能量減少解析部隊過橋時如齊步走，給橋梁施加周期性外力，容易使橋的振動幅度增加，即發(fā)生共振，造成橋梁倒塌；登山運動員登高山時高聲叫喊，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的共振曲線，其縱坐標表示物體()．A．在不同時刻的振幅B．在不同時刻的位移圖11－5－5C．圖11－5－5D．在不同驅(qū)動力下的位移解析共振曲線表示的是振動物體的振幅隨驅(qū)動力頻率的變化而變化的關(guān)系，所以縱坐標應(yīng)當表示振動物體在不同驅(qū)動力下的振幅．答案C6.如圖11－5－6所示，在一條張緊的繩上掛7個擺，先讓A擺振動起來，則其余各擺也隨之振動，已知A、B、F三擺的擺長相同，則下列判斷正確的是()．A．7個擺的固有頻率都相同B．振動穩(wěn)定后7個擺的振動頻率都相同圖11－5－6C．B、F擺的擺長與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個擺的擺長不完全相同，固有頻率不相同，選項A錯；A擺振動起來后，帶動其余6個擺做受迫振動，振動穩(wěn)定后7個擺的振動頻率都相同，選項B對；B、F擺的擺長與A擺相同，發(fā)生共振，選項C對，D錯．答案BC7．鋪設(shè)鐵軌時，每兩根鋼軌接縫處都必須留有一定的間隙，勻速運行的列車經(jīng)過軌端接縫處時，車輪就會受到一次沖擊．由于每一根鋼軌長度相等．所以這個沖擊力是周期性的，列車受到周期性的沖擊做受迫振動．普通鋼軌長為12.6m，列車固有振動周期為0.315s．下列說法正確的是()．A．列車的危險速率為40mB．列車過橋需要減速，是為了防止列車發(fā)生共振現(xiàn)象C．列車運行的振動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行解析對于受迫振動，當驅(qū)動力的頻率與固有頻率相等時將發(fā)生共振現(xiàn)象，所以列車的危險速率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，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時的振幅與驅(qū)動力頻率的關(guān)系，由圖可知()．A．驅(qū)動力的頻率為f2時，振子處于共振狀態(tài)B．驅(qū)動力的頻率為f3時，振子的振動頻率為f3圖11－5－7C．假如讓振子自由振動，它的頻率為f圖11－5－7D．振子做自由振動時，頻率可以為f1、f2或f3解析由圖象知，當驅(qū)動力頻率為f2時，振子的振幅最大，可確定振子的固有頻率為f2，當振子自由振動時其頻率為固有頻率，故選項A、C正確，D錯誤；由受迫振動的特點可知選項B正確．答案ABC9.將一個電動傳感器接到計算機上，就可以測量快速變化的力，用這種方法測得的某單擺擺動時懸線上拉力的大小隨時間變化的曲線如圖11-5-8所示．某同學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時擺球正經(jīng)過最低點B．t＝1.1s時擺球正經(jīng)過最低點C．擺球擺動過程中機械能減小D．擺球擺動的周期是T＝1.4s 解析懸線拉力在經(jīng)過最低點時最大，t＝0.2s時，F(xiàn)有正向最大值，故A選項正確，t＝1.1s時，F(xiàn)有最小值，不在最低點，周期應(yīng)為T＝1.0s，因振幅減小，故機械能減小，C選項正確．答案C10．年4月20日上午8時，四川雅安地區(qū)發(fā)生了7.0級大地震災(zāi)害，導致很多房屋坍塌，場景慘不忍睹，就此事件，下列說法正確的是()．A．所有建筑物振動周期相同B．所有建筑物振幅相同C．建筑物的振動周期由其固有周期決定D．所有建筑物均做受迫振動解析由受迫振動的特點知A、D正確．答案AD11．(·銀川高二檢測)汽車的重量一般支撐在固定于軸承上的若干個彈簧上，彈簧的等效勁度系數(shù)k＝1.5×105N/m.汽車開動時，在振幅較小的情況下，其上下自由振動的頻率滿足f＝eq\f(1,2π)eq\r(\f(g,l))(l為車廂在平衡位置時彈簧被壓縮的長度)．若人體可以看成一個彈性體，其固有頻率約為2Hz，已知汽車的質(zhì)量為600kg，每個人的質(zhì)量為70kg，則這輛車乘坐幾個人時，人感覺到最難受．解析當汽車振動的頻率f＝2Hz時，即達到人的固有頻率時，人感到最難受．設(shè)乘坐n個人時人感到最難受，則f＝eq\f(1,2π)eq\r(\f(g,l))①Mg＋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，該單擺的擺長約為多少？共振時單擺的振幅多大？共振時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，因為f＝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：單擺發(fā)生共振時，振幅Amax＝8cm.設(shè)單擺的最大偏角為θ擺球所能達到的最大高度為h，由機械能守恒定律得eq\f(1,2)mvmax2＝mgh，又h＝l(1－cosθ)，當θ很小時1－co