《高二物理选修3-4同步练习：11-5 外力作用下的振动》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高二物理选修3-4同步练习：11-5 外力作用下的振动（9页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、基础夯实基础夯实1(2012海岳中学高二检测海岳中学高二检测)随着电信业的发展，手机是常用的随着电信业的发展，手机是常用的通信工具，当来电话时，它可以用振动来提示人们。振动原理很简通信工具，当来电话时，它可以用振动来提示人们。振动原理很简单：是一个微型电动机带动转轴上的叶片转动。当叶片转动后，手单：是一个微型电动机带动转轴上的叶片转动。当叶片转动后，手机就跟着振动起来。其中叶片的形状你认为是图中的机就跟着振动起来。其中叶片的形状你认为是图中的( )答案：答案：A解析：解析：手机做受迫振手机做受迫振动动。 。2下列说法正确的是下列说法正确的是( )A实际的自由振动必然是阻尼振动实际的自由振动必然
2、是阻尼振动B在外力作用下的振动是受迫振动在外力作用下的振动是受迫振动C阻尼振动的振幅越来越小阻尼振动的振幅越来越小D受迫振动稳定后频率与自身物理条件无关受迫振动稳定后频率与自身物理条件无关答案：答案：ACD解析：解析：实际实际的自由振的自由振动动，必，必须须不断克服外界阻力做功而消耗能量，不断克服外界阻力做功而消耗能量，振幅会逐振幅会逐渐渐减小，必然是阻尼振减小，必然是阻尼振动动，故，故 A、 、C 正确；只有在周期性外力正确；只有在周期性外力(驱动驱动力力)的作用下物体所做的振的作用下物体所做的振动动才是受迫振才是受迫振动动， ，B 错错；受迫振；受迫振动稳动稳定后的定后的频频率由率由驱动驱
3、动力的力的频频率决定，与自身物理条件无关，率决定，与自身物理条件无关，D 对对。 。3如图所示，把两个弹簧振子悬挂在同一支架上，已知甲弹簧如图所示，把两个弹簧振子悬挂在同一支架上，已知甲弹簧振子的固有频率为振子的固有频率为 8 Hz，乙弹簧振子的固有频率为，乙弹簧振子的固有频率为 72 Hz，当支架，当支架在受到竖直方向且频率为在受到竖直方向且频率为 9 Hz 的驱动力作用下做受迫振动时，两个的驱动力作用下做受迫振动时，两个弹簧振子的振动情况是弹簧振子的振动情况是( )A甲的振幅较大，且振动频率为甲的振幅较大，且振动频率为 8 HzB甲的振幅较大，且振动频率为甲的振幅较大，且振动频率为 9 H
4、zC乙的振幅较大，且振动频率为乙的振幅较大，且振动频率为 9 HzD乙的振幅较大，且振动频率为乙的振幅较大，且振动频率为 72 Hz答案：答案：B解析：解析：物体做受迫振物体做受迫振动时动时的的频频率等于率等于驱动驱动力的力的频频率；物体的固有率；物体的固有频频率越接近率越接近驱动驱动力的力的频频率，物体振率，物体振动动的振幅就越大，所以的振幅就越大，所以 B 正确。正确。4(2011银川模拟银川模拟)在飞机的发展史中有一个阶段，飞机上天后在飞机的发展史中有一个阶段，飞机上天后不久，飞机的机翼很快就抖动起来，而且越抖越厉害，后来人们经不久，飞机的机翼很快就抖动起来，而且越抖越厉害，后来人们经过
5、了艰苦地探索，利用在飞机机翼前缘处装置一个配重杆的方法解过了艰苦地探索，利用在飞机机翼前缘处装置一个配重杆的方法解决了这一问题，在飞机机翼前装置配重杆的主要目的是决了这一问题，在飞机机翼前装置配重杆的主要目的是( )A加大飞机的惯性加大飞机的惯性B使机体更加平衡使机体更加平衡C使机翼更加牢固使机翼更加牢固D改变机翼的固有频率改变机翼的固有频率答案：答案：D5如图所示，一个偏心轮的圆心为如图所示，一个偏心轮的圆心为 O，重心为，重心为 C，它们所组成，它们所组成的系统在竖直方向上发生自由振动的频率为的系统在竖直方向上发生自由振动的频率为 f，当偏心轮以角速度，当偏心轮以角速度 绕绕 O 轴匀速转
6、动时，则当轴匀速转动时，则当 _时振动最为剧烈，这个时振动最为剧烈，这个现象称为现象称为_。答案：答案：2f 共振共振解析：解析：偏心偏心轮转动轮转动中中产产生生驱动驱动力，偏心力，偏心轮转动轮转动中的中的频频率与系率与系统统固固有有频频率率 f 相等相等时时会会发发生共振，即：生共振，即：f，得，得 2f 时产时产生共振。生共振。26如图所示为一单摆的共振曲线，则该单摆的摆长为多少？共如图所示为一单摆的共振曲线，则该单摆的摆长为多少？共振时单摆的振幅是多少？振时单摆的振幅是多少？(g10m/s2)答案：答案：1.0m,10cm解析：解析：由由图图象可知：固有象可知：固有频频率率 f0.5Hz
7、，所以周期，所以周期 T2s。由。由单摆单摆的周期公式可得：的周期公式可得：LT2g/421.0m。 。由由图图象知：象知：单摆单摆共振的振幅共振的振幅为为 10cm。 。7秒摆摆球质量为秒摆摆球质量为 0.2kg，它振动到最大位移时距最低点的高，它振动到最大位移时距最低点的高度为度为 0.4cm，当它完成，当它完成 10 次全振动回到最大位移处时，因有阻尼作次全振动回到最大位移处时，因有阻尼作用，距最低点的高度变为用，距最低点的高度变为 0.3cm。如果每振动。如果每振动 10 次补充一次能量，次补充一次能量，使摆球回到原高度，那么使摆球回到原高度，那么 1min 内总共应补给多少能量？内总
8、共应补给多少能量？答案：答案：5.88103J解析：解析：每振每振动动 10 次要次要补补充的能量充的能量为为Emgh0.29.8(0.40.3)102J1.96103J。秒。秒摆摆的周的周期期为为 2s,1min 内完成全振内完成全振动动的次数的次数为为 30 次，次，则则 1min 内内总总共共应补应补充的充的能量能量为为 E3E5.88103J。 。能力提升能力提升1(2012东营模拟东营模拟)洗衣机在把衣服脱水完毕拔掉电源后，电动洗衣机在把衣服脱水完毕拔掉电源后，电动机还要转动一会才能停下来，在拔掉电源后，发现洗衣机先振动得机还要转动一会才能停下来，在拔掉电源后，发现洗衣机先振动得比较
9、小，然后有一阵子振动得很剧烈，然后振动慢慢减小直至停下比较小，然后有一阵子振动得很剧烈，然后振动慢慢减小直至停下来，其间振动剧烈的原因是来，其间振动剧烈的原因是( )A洗衣机没放平衡洗衣机没放平衡B电动机有一阵子转快了电动机有一阵子转快了C电动机转动的频率和洗衣机的固有频率相近或相等电动机转动的频率和洗衣机的固有频率相近或相等D这只是一种偶然现象这只是一种偶然现象答案：答案：C解析：解析：洗衣机脱水洗衣机脱水时时， ，电动电动机机转转速很快，速很快，频频率很大，可以率很大，可以说远说远大大于洗衣机的固有于洗衣机的固有频频率，不能率，不能发发生共振生共振现现象。当脱水象。当脱水终终止止时时，随着
10、，随着电动电动机机转转速的减小，速的减小，频频率也在减小，肯定有一段率也在减小，肯定有一段时间时间， ，频频率接近或等于洗率接近或等于洗衣机的固有衣机的固有频频率，从而率，从而发发生共振生共振现现象，反象，反应应在宏在宏观观上就是洗衣机振上就是洗衣机振动动剧剧烈。烈。2有一根张紧的水平绳上挂有有一根张紧的水平绳上挂有 5 个双线摆，其中个双线摆，其中 b 摆摆球质量摆摆球质量最大，另最大，另 4 个摆球质量相等，摆长关系为个摆球质量相等，摆长关系为 LcLbLdLaLe，如图所，如图所示，现将示，现将 b 摆垂直纸面向里拉开一微小角度，放手后让其振动，经摆垂直纸面向里拉开一微小角度，放手后让其
11、振动，经过一段时间，其余各摆均振动起来，达到稳定时过一段时间，其余各摆均振动起来，达到稳定时( )A周期关系为周期关系为 TcTdTaTeB频率关系为频率关系为 fcfdfafeC振幅关系为振幅关系为 AcAdAaAcD四个摆中，四个摆中，d 的振幅最大，且的振幅最大，且 AeAa答案：答案：BD解析：解析：b 摆摆的振的振动动，作，作为为一种一种驱动驱动力迫使其它四个力迫使其它四个摆摆做受迫振做受迫振动动， ，受迫振受迫振动动的周期的周期(或或频频率率)等于等于驱动驱动力的周期力的周期(或或频频率率)，而和自身的固，而和自身的固有周期有周期(固有固有频频率率)无关，无关，B 正确。四个正确。
12、四个摆摆做受迫振做受迫振动动的振幅与的振幅与驱动驱动力力的的频频率跟自身的固有率跟自身的固有频频率之差有关，率之差有关，这这个差越小，物体做受迫振个差越小，物体做受迫振动动的的振幅越大。在振幅越大。在 a、 、c、 、d、 、e 四个四个摆摆中，中，d 的的摆长摆长跟跟 b 的的摆长摆长相等。因此相等。因此 d的固有的固有频频率和率和驱动驱动力的力的频频率相等，率相等，d 摆摆做受迫振做受迫振动动的振幅最大。同理的振幅最大。同理e 摆摆做受迫振做受迫振动动的振幅最小，的振幅最小，D 正确。正确。3.一砝码和一轻弹簧构成弹簧振子，图甲所示的装置可用于研一砝码和一轻弹簧构成弹簧振子，图甲所示的装置
13、可用于研究该弹簧振子的受迫振动。匀速转动把手时，曲杆给弹簧振子以驱究该弹簧振子的受迫振动。匀速转动把手时，曲杆给弹簧振子以驱动力，使振子做受迫振动。把手匀速转动的周期就是驱动力的周期，动力，使振子做受迫振动。把手匀速转动的周期就是驱动力的周期，改变把手匀速转动的速度就可以改变驱动力的周期。若保持把手不改变把手匀速转动的速度就可以改变驱动力的周期。若保持把手不动，给砝码一向下的初速度，砝码便做简谐运动，振动图线如图乙动，给砝码一向下的初速度，砝码便做简谐运动，振动图线如图乙所示。当把手以某一速度匀速转动，受迫振动达到稳定时，砝码的所示。当把手以某一速度匀速转动，受迫振动达到稳定时，砝码的振动图象
14、如图丙所示。振动图象如图丙所示。若用若用 T0表示弹簧振子的固有周期，表示弹簧振子的固有周期，T 表示驱动力的周期，表示驱动力的周期，Y 表表示受迫振动达到稳定后砝码振动的振幅，则示受迫振动达到稳定后砝码振动的振幅，则( )A由图线可知由图线可知 T04sB由图线可知由图线可知 T08sC当当 T 在在 4s 附近时，附近时，Y 显著增大，当显著增大，当 T 比比 4s 小得多或大得多小得多或大得多时，时，Y 很小很小D当当 T 在在 8s 附近时，附近时，Y 显著增大，当显著增大，当 T 比比 8s 小得多或大得多小得多或大得多时，时，Y 很小很小答案：答案：AC解析：解析：由由题题中中图图
15、乙可知乙可知弹弹簧振子的固有周期簧振子的固有周期 T04s，故，故 A 选项选项正确，正确，B 选项错误选项错误。根据受迫振。根据受迫振动动的特点：当的特点：当驱动驱动力的周期与系力的周期与系统统的的固有周期相同固有周期相同时发时发生共振，振幅最大；当生共振，振幅最大；当驱动驱动力的周期与系力的周期与系统统的固有的固有周期相差越多周期相差越多时时，受迫振，受迫振动动物体振物体振动稳动稳定后的振幅越小。故定后的振幅越小。故 C 选项选项正正确。确。D 选项错误选项错误。 。4某桥梁的固有频率为某桥梁的固有频率为 7.5 Hz，有大量军队齐步过桥，军人每，有大量军队齐步过桥，军人每跨一步距离为跨一步距离为 0.8m。当行走速度为。当行走速度为_m/s 时，会对桥的安全时，会对桥的安全造成威胁。造成威胁。答案：答案：6解析：解析：设设行走速度行走速度为为 v 时时会会对桥对桥造成威造成威胁胁，此，此时时步行步行频频率等于率等于桥桥梁的固有梁的固有频频率，率，则则 vLf0.87.5m/s6m/s。当。当驱动驱动力力频频率等于率等于固有固有频频率率时时会会发发生共振。生共振。5.小球做受迫振动如图所示，一个竖直圆盘转动时，固定在圆小球做受迫振动如图所示，一个竖直圆盘转动时，固定在圆盘上的小圆柱带动一个盘上的小圆柱带动一个 T 形支架在竖直方向振动，形支架在竖直
