【全程復(fù)習(xí)方略】2021年春高中物理選修3-4-課時(shí)達(dá)標(biāo)·效果檢測(cè)-11.5-外力作用下的振動(dòng)

溫馨提示：此套題為Word版，請(qǐng)按住Ctrl,滑動(dòng)鼠標(biāo)滾軸，調(diào)整合適的觀看比例，答案解析附后。關(guān)閉Word文檔返回原板塊。課時(shí)達(dá)標(biāo)·效果檢測(cè)一、選擇題1.(多選)(2022·?？诟叨z測(cè))下列說(shuō)法正確的是()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(lái)越小D.受迫振動(dòng)穩(wěn)定后頻率與自身物理?xiàng)l件無(wú)關(guān)【解析】選A、C、D。實(shí)際的自由振動(dòng),必需不斷克服外界阻力做功而消耗能量,振幅會(huì)漸漸減小,必定是阻尼振動(dòng),故A、C正確;只有在周期性外力(驅(qū)動(dòng)力)的作用下,物體所做的振動(dòng)才是受迫振動(dòng),B錯(cuò);受迫振動(dòng)穩(wěn)定后的頻率由驅(qū)動(dòng)力的頻率打算,與自身物理?xiàng)l件無(wú)關(guān),D對(duì)。2.單擺在空氣中做阻尼振動(dòng),下列說(shuō)法中正確的是()A.位移漸漸減小B.速度漸漸減小C.動(dòng)能漸漸減小D.振動(dòng)的能量漸漸轉(zhuǎn)化為其他形式的能【解析】選D。單擺在空氣中做阻尼振動(dòng)時(shí),由于克服阻力做功,所以振動(dòng)能量會(huì)漸漸削減,并轉(zhuǎn)化為其他形式的能,選項(xiàng)D對(duì);但是其位移、速度以及動(dòng)能都會(huì)交替變化,所以選項(xiàng)A、B、C錯(cuò)。3.如圖所示,把兩個(gè)彈簧振子懸掛在同一支架上,已知甲彈簧振子的固有頻率為8Hz,乙彈簧振子的固有頻率為72Hz,當(dāng)支架在受到豎直方向且頻率為9Hz的驅(qū)動(dòng)力作用下做受迫振動(dòng)時(shí),兩個(gè)彈簧振子的振動(dòng)狀況是()A.甲的振幅較大,且振動(dòng)頻率為8HzB.甲的振幅較大,且振動(dòng)頻率為9HzC.乙的振幅較大,且振動(dòng)頻率為9HzD.乙的振幅較大,且振動(dòng)頻率為72Hz【解析】選B。物體做受迫振動(dòng)時(shí)的頻率等于驅(qū)動(dòng)力的頻率;物體的固有頻率越接近驅(qū)動(dòng)力的頻率,物體振動(dòng)的振幅就越大,所以B正確。4.(多選)如圖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.擺球A時(shí)刻的動(dòng)能等于B時(shí)刻的動(dòng)能B.擺球A時(shí)刻的勢(shì)能等于B時(shí)刻的勢(shì)能C.擺球A時(shí)刻的機(jī)械能等于B時(shí)刻的機(jī)械能D.擺球A時(shí)刻的機(jī)械能大于B時(shí)刻的機(jī)械能【解析】選B、D。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)的能量漸漸轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,C錯(cuò),D對(duì)。雖然單擺總的機(jī)械能在漸漸減小,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)。5.(多選)一洗衣機(jī)脫水桶在正常工作時(shí)格外平衡,當(dāng)切斷電源后,發(fā)覺(jué)洗衣機(jī)先是振動(dòng)越來(lái)越猛烈,然后振動(dòng)再漸漸減弱,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)脫水桶的運(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)脫水桶的運(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)脫水桶的運(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)最猛烈時(shí),洗衣機(jī)脫水桶的運(yùn)轉(zhuǎn)頻率恰好等于洗衣機(jī)的固有頻率【解析】選A、D。切斷電源后洗衣機(jī)脫水桶的轉(zhuǎn)速越來(lái)越小,即洗衣機(jī)脫水桶的運(yùn)轉(zhuǎn)頻率越來(lái)越小,由題意,當(dāng)洗衣機(jī)脫水桶正常工作時(shí),格外平衡,可知,正常工作時(shí)頻率大于洗衣機(jī)的固有頻率,故A項(xiàng)正確。當(dāng)振動(dòng)最猛烈時(shí),洗衣機(jī)發(fā)生了共振,即洗衣機(jī)脫水桶運(yùn)轉(zhuǎn)頻率等于洗衣機(jī)固有頻率,D項(xiàng)正確?！咀兪接?xùn)練】在飛機(jī)的進(jìn)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)了艱苦的探究,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)翼前緣處裝置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.轉(zhuǎn)變機(jī)翼的固有頻率【解析】選D。飛機(jī)抖動(dòng)得厲害是由于發(fā)生了共振現(xiàn)象,想要解決這一問(wèn)題,需要使系統(tǒng)的固有頻率與驅(qū)動(dòng)力的頻率差距增大,在飛機(jī)機(jī)翼前緣處裝置一個(gè)配重桿,轉(zhuǎn)變的是機(jī)翼的固有頻率,故選項(xiàng)D正確。二、非選擇題6.如圖所示是一個(gè)單擺的共振曲線。(1)試估算此單擺的擺長(zhǎng)。(g取10m/s2)(2)共振時(shí)單擺的振幅為多大?(3)若擺長(zhǎng)增大,共振曲線的峰值將怎樣移動(dòng)?【解析】(1)由題圖知單擺固有周期T=QUOTE=QUOTE=2.5s,由T=2π,得擺長(zhǎng)l≈1.58m。(2)由圖像知,振幅為15cm。(3)擺長(zhǎng)變長(zhǎng),固有周期增大,固有頻率減小,故圖像左移。答案:(1)1.58m(2)15cm(3)左移一、選擇題1.(2022·杭州高二檢測(cè))下列振動(dòng)中屬于受迫振動(dòng)的是()A.用重錘敲擊一下懸吊著的鐘后,鐘的搖擺B.打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接通電源后,振針的振動(dòng)C.小孩睡在自由搖擺的吊床上,小孩隨著吊床一起搖擺D.彈簧振子在豎直方向上沿豎直方向振動(dòng)【解析】選B。受迫振動(dòng)是振動(dòng)物體在驅(qū)動(dòng)力作用下的運(yùn)動(dòng),故只有B對(duì)。A、C是阻尼振動(dòng),D是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。2.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d2的QUOTE。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【解析】選D。若使振子振幅最大,則曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)頻率為f=2Hz,即轉(zhuǎn)速為2r/s。由于QUOTE=QUOTE=QUOTE,ω1r1=ω2r2,故QUOTE=QUOTE,所以電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為4r/s,即240r/min。【總結(jié)提升】轉(zhuǎn)變受迫振動(dòng)的振幅的方法當(dāng)f驅(qū)=f固時(shí),振幅最大。若轉(zhuǎn)變受迫振動(dòng)的振幅,可實(shí)行兩種方法:(1)轉(zhuǎn)變賜予振動(dòng)系統(tǒng)周期性外力的周期,即轉(zhuǎn)變驅(qū)動(dòng)力頻率。(2)了解影響固有頻率的因素,轉(zhuǎn)變固有頻率。3.(多選)如圖所示,一根水平張緊的繩子上系著五個(gè)單擺,擺長(zhǎng)從左至右依次為QUOTE、l、QUOTE、l、2l,若讓D擺先搖擺起來(lái),周期為T(mén),穩(wěn)定時(shí)A、B、C、E各擺的狀況是()A.B擺振動(dòng)的振幅最大B.E擺振動(dòng)的振幅最大C.C擺振動(dòng)的周期為T(mén)D.A擺振動(dòng)的周期大于T【解析】選A、C。這是一個(gè)受迫振動(dòng)的問(wèn)題,由D擺供應(yīng)驅(qū)動(dòng)力,使A、B、C、E擺做受迫振動(dòng),其振動(dòng)的頻率和周期等于D擺的振動(dòng)頻率和周期,故C選項(xiàng)正確。由于B擺的擺長(zhǎng)與D擺的擺長(zhǎng)相等,所以B擺的固有周期等于驅(qū)動(dòng)力的周期,滿足發(fā)生共振的條件,B擺發(fā)生共振,振幅最大,故A選項(xiàng)正確。【變式訓(xùn)練】如圖所示,三個(gè)單擺的擺長(zhǎng)為L(zhǎng)1=1.5m,L2=1m,L3=0.5m?，F(xiàn)用一周期等于2s的驅(qū)動(dòng)力,使它們做受迫振動(dòng),那么當(dāng)它們的振動(dòng)穩(wěn)定時(shí),下列推斷中正確的是()A.三個(gè)單擺的周期和振幅相等B.三個(gè)單擺的周期不等,振幅相等C.三個(gè)單擺的周期相等,但振幅不相等D.三個(gè)單擺的周期和振幅都不相等【解析】選C。三個(gè)單擺的振動(dòng)都是受迫振動(dòng)。所以,振動(dòng)的頻率都與驅(qū)動(dòng)力的頻率相同,三者的頻率相同,周期相同。由f=QUOTE=QUOTE知,2的頻率與驅(qū)動(dòng)力的頻率最接近,振幅最大。而1和3的振幅較小。4.(多選)某簡(jiǎn)諧振子,自由振動(dòng)時(shí)的振動(dòng)圖像如圖甲中的曲線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)圖像如圖甲中的曲線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點(diǎn)B.b點(diǎn)C.c點(diǎn)D.確定不是c點(diǎn)【解析】選A、D。振子的固有周期與驅(qū)動(dòng)力周期的關(guān)系是T驅(qū)=QUOTET固,所以受迫振動(dòng)的狀態(tài)確定不是圖乙中的b點(diǎn)和c點(diǎn),可能是a點(diǎn),故選A、D。二、非選擇題5.(2022·鄭州高二檢測(cè))汽車的重力一般支撐在固定于軸承上的若干彈簧上,彈簧的等效勁度系數(shù)k=1.5×105N/m。汽車開(kāi)頭運(yùn)動(dòng)時(shí),在振幅較小的狀況下,其上下自由振動(dòng)的頻率滿足f=QUOTE(l為彈簧的壓縮長(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),人感到最難過(guò)?【解析】人體的固有頻率f固=2Hz,當(dāng)汽車的振動(dòng)頻率與其相等時(shí),人體與之發(fā)生共振,人感覺(jué)最難過(guò),即f=QUOTE=f固,得l=QUOTE,代入數(shù)據(jù)l=0.0621m,由胡克定律得kl=(m1+nm2)gn=QUOTE=QUOTE=5(人)答案:5人6.某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)測(cè)量物體質(zhì)量的裝置,如圖所示,其中P為光滑水平面,K是輕質(zhì)彈簧,A是質(zhì)量為M的帶夾子的標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量金屬塊,Q是待測(cè)質(zhì)量的物體,已知該裝置的彈簧振子做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的周期為T(mén)=2πQUOTE,其中,m是振子的質(zhì)量,k是與彈簧的勁度系數(shù)有關(guān)的常數(shù),當(dāng)只