2015年高中物理选修3-4课时精练：第十一章 机械振动.doc

05课后课时精练1. 下列说法正确的是()A实际的自由振动必然是阻尼振动B做阻尼振动的振子的振幅和频率都在减小C有阻力的振动叫做受迫振动D物体在周期性外力作用下的振动叫做受迫振动E受迫振动稳定后频率与自身物理条件有关F驱动力频率等于物体的固有频率时，受迫振动的振幅最大解析：做阻尼振动的振子频率保持不变，B错；有阻力的振动叫做阻尼振动，C错；受迫振动稳定后的频率由驱动力频率决定，E错。答案：ADF2. 部队经过桥梁时，规定不许齐步走，登山运动员登高山时，不许高声叫喊，主要原因是()A减轻对桥的压力，避免产生回声B减少对桥、雪山的冲击力C避免使桥发生共振和使雪山发生共振D使桥受到的压力更不均匀，使登山运动员耗散能量减少解析：部队过桥时如齐步走，给桥梁施加周期性外力，容易使桥的振动幅度增加，即发生共振，造成桥梁倒塌；登山运动员登高山时高声叫喊，声波容易引发雪山共振而发生雪崩，故应选C。答案：C3. 如图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8 Hz，乙弹簧振子的固有频率为72 Hz，当支架在受到竖直方向且频率为9 Hz的驱动力作用做受迫振动时，则两个弹簧振子的振动情况是()A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9 HzC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72 Hz解析：当驱动力的频率与固有频率接近时，振幅增大，且受迫振动的频率等于驱动力频率，B对。答案：B4. 一洗衣机在正常工作时非常平稳，当切断电源后，发现洗衣机先是振动越来越剧烈，然后振动再逐渐减弱。对这一现象，下列说法正确的是()A正常工作时，洗衣机波轮的运转频率比洗衣机的固有频率大B正常工作时，洗衣机波轮的运转频率比洗衣机的固有频率小C正常工作时，洗衣机波轮的运转频率等于洗衣机的固有频率D当洗衣机振动最剧烈时，波轮的运转频率恰好等于洗衣机的固有频率解析：切断电源后，波轮的转动逐渐慢下来，在某一小段时间内洗衣机发生了强烈的振动，说明了此时波轮的频率与洗衣机的固有频率相同，发生了共振。此后波轮转速减慢，则f驱f固，所以共振现象消失，洗衣机的振动随之减弱。答案：AD5. 如图所示的演示装置，一根张紧的水平绳上挂着五个单摆，其中A、E摆长相同，先使A摆动，其余各摆也摆动起来，可以发现振动稳定后()A各摆的固有周期均相同B各摆振动的周期均与A摆相同CC摆振幅最大DB摆振动周期最小解析：单摆的固有周期由摆长决定，故除A、E固有周期相同外，其他摆的固有周期都不相同，A错。A摆动后，通过水平绳对周围的B、C、D、E四个单摆提供周期性的驱动力，四摆都在同一驱动力作用下运动，故它们的振动周期均与A摆的固有周期相同，B对、D错。其中E摆发生共振现象，振幅最大，C错。答案：B6. 在图所示的装置中，在曲轴AB上悬挂一个弹簧振子，若不转动把手C，让其上下振动，周期为T1，若使把手以周期T2(T2T1)匀速转动，当运动都稳定后，则()A弹簧振子的振动周期为T1B弹簧振子的振动周期为T2C要使弹簧振子振幅增大，可让把手转速减小D要使弹簧振子振幅增大，可让把手转速增大解析：转动把手后，弹簧振子做受迫振动，故其振动的周期等于转动把手的周期T2，A错，B对。要使弹簧振子的振幅增大，应使转动把手的周期向振子的固有周期T1靠近，即减小转动把手的周期，让把手转得更快，C错，D对。答案：BD7. 某同学在研究单摆的受迫振动时，得到如图所示的共振曲线。横轴表示驱动力的频率，纵轴表示稳定时单摆振动的振幅。已知重力加速度为g，下列说法中正确的是()A由图中数据可以估算出摆球的摆长B由图中数据可以估算出摆球的质量C由图中数据可以估算出摆球的最大动能D如果增大该单摆的摆长，则曲线的峰将向右移动解析：从单摆的共振曲线可以得出单摆的固有频率，单摆的固有频率等于振幅最大时的驱动力的频率，根据单摆的频率可以计算出单摆的周期，根据单摆的周期公式可以算出单摆的摆长，选项A正确；从单摆的周期无法计算出单摆的摆球质量和摆球的最大动能，选项B、C错误；如果增大单摆的摆长，单摆的周期增大，频率减小，曲线的峰将向左移动，选项D错误。答案：A8. 一砝码和一轻弹簧构成弹簧振子，如下图甲所示的装置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。若保持把手不动，给砝码一向下的初速度，砝码便做简谐运动，振动图线如下图乙所示。当把手以某一速度匀速转动，受迫振动达到稳定时，砝码的振动图线如下图丙所示。若用T0表示弹簧振子的固有周期，T表示驱动力的周期，Y表示受迫振动达到稳定后砝码振动的振幅，则()A由图线可知T04 sB由图线可知T08 sC当T在4 s附近时，Y显著增大，当T比4 s小得多或大得多时，Y很小D当T在8 s附近时，Y显著增大，当T比8 s小得多或大得多时，Y很小解析：若保持把手不动，砝码以某一初速度做简谐运动，为自由振动，题图乙为砝码的自由振动图象，由图读出周期T04 s，为砝码的固有周期。当把手以某一速度匀速转动时，砝码为受迫振动，此时砝码振动的周期T为驱动力的周期，图丙为砝码做受迫振动的图象，由图读出的周期T8 s，为砝码做受迫振动的周期，也为驱动力的周期。当驱动力的周期越靠近砝码的固有周期时，砝码的振动越剧烈，振幅越大。当驱动力的周期偏离砝码的固有周期时，砝码的振动减弱，振幅减小，所以A、C选项正确。答案：AC9. 铺设铁轨时，每两根钢轨接缝处都必须留有一定的间隙，匀速运行的列车经过轨端接缝处时，车轮就会受到一次冲击。由于每一根钢轨长度相等，所以这个冲击力是周期性的，列车受到周期性的冲击做受迫振动。普通钢轨长为12.6 m，列车固有振动周期为0.315 s。下列说法正确的是()A列车的危险速率为40 m/sB列车过桥需要减速，是为了防止列车发生共振现象C列车运行的振动频率和列车的固有频率总是相等的D增加钢轨的长度有利于列车高速运行解析：共振的条件是驱动力的频率等于系统的固有频率，由T可求出危险车速为40 m/s。列车过桥需要减速，是为了防止桥发生共振现象，故选项B错误。在列车运行过程中应避免共振，保证行车安全，选项C错误。列车固有周期恒定，由v知，增加钢轨的长度有利于列车高速运行。故本题正确选项是A、D。答案：AD10. 某同学看到一只鸟落在树枝上的P处(如图所示)，树枝在10 s内上下振动了6次。鸟飞走后，他把50 g的砝码挂在P处，发现树枝在10 s内上下振动了12次。将50 g的砝码换成500 g的砝码后，他发现树枝在15 s内上下振动了6次。你估计鸟的质量最接近()A50 g B200 gC500 g D550 g解析：振动系统的频率是由振动系统的自身来决定的。鸟与树枝组成的系统频率f1 Hz0.6 Hz。50 g砝码与树枝组成的系统频率f2 Hz1.2 Hz。500 g砝码与树枝组成的系统频率为f3 Hz0.4 Hz，而f3f1f2，故鸟的质量应在50 g与500 g之间，故选B。答案：B11. 如下图所示为单摆在两次受迫振动中的共振曲线，下列说法正确的是()A若两次受迫振动分别在月球上和地球上进行，且摆长相同，则图线表示月球上单摆的共振曲线B若两次受迫振动是在地球上同一地点进行，则两次摆长之比l1l2254C图线若是在地球上完成的，则该摆摆长约为1 mD若摆长约为1 m，则图线是在地球上完成的解析：图线中振幅最大处对应频率应与做受迫振动的单摆的固有频率相等，从图线上可以看出，两摆的固有频率f10.2 Hz，f20.5 Hz根据周期公式可得f当两摆分别在月球上和地球上做受迫振动且摆长相等时，g越大，f越大，所以g2g1，由于月球上的重力加速度比地球上的小，所以图线表示月球上单摆的共振曲线，选项A正确。若两次受迫振动是在地球上同一地点进行，则g相同，两次摆长之比l1l2254，所以选项B正确。图线若是在地球上完成的，将g9.8 m/s2和f20.5 Hz代入频率的计算公式可解得l21 m，所以选项C正确，D错误。答案：ABC12. 如图所示，轻直杆OC的中点悬挂一个弹簧振子，其固有频率为2 Hz，杆的O端有固定光滑轴，C端下边由凸轮支持，凸轮绕其轴转动，转速为n。(1)在n从0逐渐增大到5 r/s的过程中，振子M的振幅变化情况将是怎样的？(2)当n_r/s时振幅最大。(3)若转速稳定在5 r/s，M的振动周期是_。解析：(1)当凸轮转速为n5 r/s时，它给弹簧振子的驱动力