高中物理 第十一章 机械振动 5 外力作用下的振动达标训练 新人教版选修3-4.doc

5 外力作用下的振动更上一层楼基础巩固1.下列现象中，利用共振现象的是_，防止共振产生危害现象的是_(填序号).秋千越荡越高 火车过桥时要慢开 喇叭常放在音箱内 建厂房时要考虑厂房的固有频率与机器的固有频率的差别答案： 2.一物体做阻尼振动，下列说法正确的是( )a.振幅随时间减小 b.周期随时间减小c.机械能随时间减小 d.频率随时间减小解析：物体做阻尼振动，振幅减小，机械能也将减小，但周期和频率与振幅无关，只与其本身的因素有关，所以周期和频率不变.所以选项a、c正确，b、d错误.答案：ac3.如图11-5-4所示，a球振动后，通过水平细绳迫使b、c振动，下面说法中，正确的是( )图11-5-4a.只有a球、c球振动周期相等b.c球的振幅比b球小c.c球的振幅比b球的振幅大d.a球、b球、c球的振动周期相等解析：a球振动充当驱动力，b、c两球的振动周期都应当等于a的振动周期，所以选项a错误，d正确.c的摆长与a的摆长相同，周期也相同，所以c做受迫振动的振幅大，所以选项b错误，选项c正确.答案：cd4.如图11-5-5所示,曲轴上悬挂一弹簧振子,转动摇把,曲轴可以带动弹簧振子上下振动,开始时不转动摇把,让振子上下自由振动,测得振动频率为2 hz,然后匀速转动摇把,转速为240 r/min当振子振动稳定后,振子的振动周期是（ ）图11-5-5a.0.5 s b.0.25 s c.2 s d.4 s解析：匀速转动摇把后，振子将做受迫振动，驱动力的周期跟把手转动的周期是相同的，振子做受迫振动的周期又等于驱动力的周期，其频率也等于驱动力的频率，与原自由上下振动频率无关.摇把匀速转动的转速为240 r/min=4 r/s，角速度=8 rad/s，所以驱动力的周期t= s=0.25 s.答案：b5.一个弹簧振子做受迫运动，它的振幅a与驱动力频率f之间的关系如图11-5-6所示.由图可知( )图11-5-6a.频率为f2时，振子处于共振状态b.驱动力频率为f3时，受迫振动的振幅比共振小，但振子振动的频率仍为f2c.振子如果做自由振动，它的频率是f2d.振子可以做频率为f1的等幅振动解析：由图可以看出，当频率为f2时，振子处于共振状态，说明振子的固有频率为f2,所以选项a、c正确.答案：ac6.如图11-5-7所示,为某物体做受迫振动的共振曲线,从图中可知该物体振动的固有频率是_ hz，在驱动力频率由150 hz增大到250 hz的过程中,物体振动的振幅变化趋势是_.图11-5-7解析：当驱动力频率等于固有频率时振幅最大，所以由图可以判断固有频率为200 hz，当驱动力频率与固有频率差值越大时，振幅越小，所以在驱动力频率由150 hz增大到250 hz的过程中,物体振动的振幅变化趋势是由小到大,再由大到小.答案：200 hz 由小到大,再由大到小综合应用7.一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：洗衣机切断电源，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，说明此时波轮的频率与洗衣机固有频率相同，发生了共振.此后波轮转速减慢，则驱动力频率小于固有频率，所以共振现象消失，洗衣机的振动随之减弱，所以选项a、d正确.答案：ad8.(2006北京理综)某同学看到一只鸟落在树枝上的p处，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（ ）图11-15-8a.50 g b.200 g c.500 g d.550 g解析：振动周期公式t=2，鸟在树枝上，t1=2= s；50 g的砝码在树枝上，t2=2 s，鸟的质量为50 g的砝码的4倍，所以最接近200 g，所以b选项正确.答案：b9.(2006全国理综)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（ ） 图11-5-9a.由图线可知t0=4 sb.由图线可知t0=8 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，砝码以一初速度做简谐振动，为自由振动，图乙为砝码的自由振动的图象，由图读出的周期t0=4 s，为砝码的固有周期.当把手以某一速度匀速转动，砝码为受迫振动，此时砝码振动的周期t为驱动力的周期，图丙为砝码的受迫振动的图象，由图读出的周期t=8 s，为砝码受迫振动的周期，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，砝码的振动越强烈，振幅越大.当驱动力的周期越偏离砝码的固有周期时，砝码的振动越弱，振幅越小.所以a、c选项正确.答案：ac10.某工厂的一个车间里，机器一开动，整个车间就灰尘四起，既对工人的健康有害，也影响产品的质量，为此，厂里请来了一个建筑工程师，他到车间看后，叫人在车间里建了几根水泥立柱，问题就解决了.请你解释其中的奥秘.解析：根据题意可知，机器的振动相当于驱动力，使车间发生共振，说明驱动力的频率接近固有频率.要解决问题，只需改变机器的驱动频率或车间的固有频率.答案：建几根水泥立柱，改变了车间的固有频率，使之不再与机器的振动频率接近，避免车间产生共振现象.11.如图11-5-10所示，为一单摆的共振曲线，图中横轴表示周期性驱动力的频率，纵轴表示单摆的振幅，求此单摆的摆长.图11-5-10解析：本题主要考查单摆周期公式与共振曲线的综合应用.由图象可以看出，当驱动力的频率为0.4 hz时，单摆的振幅最大，此时单摆共振.由共振的条件可知，单摆的固有频率为0.4 hz，由t=2=可得,l=1.56 m.答案：1.56 m12.火车在铁轨上行驶时，由于在铁轨接头处车轮受到撞击而上下振动.如防震弹簧每受104 n的力将被压缩20 mm，而每根弹簧的实际负荷为5 000 kg.问车速多大时，列车振动得最强烈？（设铁轨长为12.5 m，g=10 m/s2,弹簧的固有周期t固=2）解析：由题意可知弹簧振子在做受迫振动，要使振动