人教版选修3－4 11.5外力作用下的振动 课时作业.doc

5.外力作用下的振动基础巩固1下列各种振动不是受迫振动的是()a.敲击后的锣面的振动b.缝纫机针的振动c.人挑担子时,担子上下振动d.蜻蜓、蝴蝶翅膀的振动解析：a选项中锣面的振动是阻尼振动,而b、c、d选项中物体的振动是在驱动力作用下的振动,是受迫振动,a选项符合要求。答案：a2由于存在摩擦和空气阻力,任何物体的机械振动严格地讲都不是简谐运动,这时振动的振幅、周期和机械能的变化情况是()a.振幅减小,周期减小,机械能减小b.振幅减小,周期不变,机械能减小c.振幅不变,周期减小,机械能减小d.振幅不变,周期不变,机械能减小解析：物体做阻尼振动时,机械能减小,振幅减小,但周期不变(但大于固有周期),故选项b正确。答案：b3一单摆在空气中振动,振幅逐渐减小。下列说法正确的是()a.机械能逐渐转化为其他形式的能b.后一时刻的动能一定小于前一时刻的动能c.后一时刻的势能一定小于前一时刻的势能d.后一时刻的机械能一定小于前一时刻的机械能解析：单摆在振动过程中,因不断克服空气阻力做功,使机械能逐渐转化为内能,选项a、d正确;虽然单摆总的机械能在逐渐减小,但在振动过程中动能和势能仍不断地相互转化,动能转化为势能时,动能逐渐减小,势能逐渐增大,而势能转化为动能时,势能逐渐减小,动能逐渐增大,所以不能断言后一时刻的动能(或势能)一定小于前一时刻的动能(或势能),故选项b、c错误。答案：ad4如图所示的装置中,已知弹簧振子的固有频率f固=2 h ,电动机皮带轮的直径d1是曲轴皮带轮直径d2的12。为使弹簧振子的振幅最大,则电动机的转速应为()a.60 r/minb.120 r/minc.30 r/mind.240 r/min解析：若使振子振幅最大,则曲轴转动频率为f=2 h ,即转速为2 r/s。由于d1d2=r1r2=12,1r1=2r2,故12=21,所以电动机转速为4 r/s,即240 r/min。答案：d5如图所示,在一根张紧的水平绳上挂几个摆,其中a、e摆长相等。先让a摆振动起来,其他各摆随后也跟着振动起来,则()a.其他各摆摆动周期跟a摆相同b.其他各摆振动振幅大小相同c.其他各摆振动振幅不等, e摆振幅最小d.其他各摆振动周期不同,d摆周期最大解析：在受迫振动中,受迫振动的物体振动周期由驱动力的周期决定,当驱动力的周期等于固有周期时振幅最大。答案：a6a、b两个单摆,a摆的固有频率为4f,b摆的固有频率为f,若让它们在频率为5f的驱动力作用下做受迫振动,则两单摆比较()a.a摆振幅较大,振动频率为fb.b摆振幅较大,振动频率为4fc.a摆振幅较大,振动频率为5fd.b摆振幅较大,振动频率为5f解析：受迫振动物体在振动稳定后的频率等于驱动力的频率。本题中驱动力频率为5f,故a、b两摆振动稳定后的频率均为5f。受迫振动物体的振幅跟驱动力频率与固有频率之差有关,差值越小,振幅越大,差值越大,振幅越小。驱动力频率与a摆固有频率的差值为5f-4f=f,驱动力频率与b摆固有频率的差值为5f-f=4f,显然,a摆的差值较小,故振幅较大;b摆的差值较大,故振幅较小。答案：c7铁道上每根钢轨长12.5 m,若支持车厢的弹簧和车厢组成的系统振动的固有周期为0.6 s,那么当列车以速度行驶时,车厢振动最厉害。解析：火车行驶时,每当通过铁轨的接缝处就受到一次冲击力,该力即为驱动力。当驱动力周期和车厢的弹簧的固有周期相等时,即发生共振,车厢振动得最厉害。车厢振动最厉害时发生共振,由共振条件得t驱=t固=0.6 s,又t驱=lv,则v=lt驱=12.50.6 m/s21 m/s。答案： 21 m/s8秒摆(周期为2 s的单摆)摆球质量为0.2 kg,它振动到最大位移处时距最低点的高度为0.4 cm,当它完成10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0.3 cm。如果每振动10次补充一次能量,使摆球回到原高度,那么1 min内总共应补给多少能量?(g取9.8 m/s2)解析：每振动10次要补充的能量为e=mgh=0.29.8(0.4-0.3)10-2 j=1.9610-3 j。秒摆的周期为2 s,1 min内完成全振动的次数为30次,则1 min内总共应补充的能量为e=3e=5.8810-3 j。答案：5.8810-3 j能力提升1强地震会导致很多房屋坍塌。关于地震中的建筑物的下列说法正确的是()a.所有建筑物振动周期相同b.所有建筑物振幅相同c.建筑物的振动周期由其固有周期决定d.所有建筑物均做受迫振动答案：ad2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(翅膀)很快就抖动起来,而且越抖越厉害。后来人们经过探索,利用在飞机机翼前缘处安装一个配重杆的方法,解决了这一问题。在飞机机翼前缘安装配重杆的目的主要是()a.加大飞机的惯性b.使机体更加平衡c.使机翼更加牢固d.改变机翼的固有频率解析：飞机抖动厉害是因为发生了共振现象,要想解决这一问题需要使系统的固有频率与驱动力的频率差别增大,在飞机机翼前缘处安装一个配重杆,改变的是机翼的固有频率。故正确选项为d。答案：d3一个弹簧振子做受迫振动时振幅与驱动力频率之间的关系图象如图所示,由图可知()a.振子振动频率为f2时,它处于共振状态b.驱动力频率为f3时,振子振动频率为f3c.若撤去驱动力让振子做自由振动,则振子的振动频率是f3d.振子做自由振动的频率可以为f1、f2、f3解析：由题意可知,当驱动力的频率变化时,做受迫振动物体的振幅在变化,当驱动力频率为f2时,受迫振动的振幅最大,即发生共振现象,故选项a正确;做受迫振动的频率等于驱动力的频率,选项b正确;若撤去外力,物体自由振动,其频率为其固有频率,即应为f2,故选项c、d错误。答案：ab4某弹簧振子,自由振动时的振动图象如图甲中的曲线所示,而在某驱动力作用下做受迫振动时,稳定后的振动图象如图甲中的曲线所示,那么,此受迫振动对应的状态可能是如图乙中的()a.a点b.b点c.c点d.一定不是c点解析：振子的固有周期与驱动力周期的关系是t驱=32t固,所以受迫振动的状态一定不是图乙中的c点,可能是a点,故a、d正确。答案：ad5下图为单摆在两次受迫振动中的共振曲线,则下列说法正确的是()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ll=254c.图线 若是在地面上完成的,则该摆摆长约为1 md.若摆长均为1 m,则图线是在地面上完成的解析：受迫振动的频率与固有频率无关,但当驱动力的频率与物体固有频率相等时,受迫振动的振幅最大,所以,可以根据物体做受迫振动的共振曲线判断出物体的固有频率。根据单摆振动周期公式t=2lg,可以得到单摆固有频率f=1t=12gl,根据图象中f的信息可以推断摆长或重力加速度的变化情况。答案：abc6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 h 。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。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,当n= r/s时振幅最大。若转速稳定在5 r/s,m的振动周期是 s。解析：本题考查受迫振动的频率和产生共振的条件的分析。振子固有频率为2 h ,凸轮的转动频率就是驱动力的频率,即f驱从0增大到5 h 。变化过程中,先接近固有频率,达到相等后又偏离固有频率,故振幅先增大后减小。当f驱=f固=2 h ,即n=2 r/s时振幅最大。当n=5 r/s时,t驱=0.2 s。受迫振动的周期取决于驱动力的周期,即也为0.2 s。答案：先增大后减小20.27火车在轨道上行驶时,由于在钢轨接头处车轮受到撞击而上下振动。如果防震弹簧每受104 n的力将被压缩20 mm,而每根弹簧的实际负荷为5 000 kg,已知弹簧的振动周期t=2mk,问车速为多大时,列车振动得最剧烈?(设钢轨长为12.5 m,g取10 m/s2)解析：由题意可知弹簧在做受迫振动,要使振动最强烈,必然是弹簧发生共振,此时必须满足f驱=f固(或