2018学年科教版高二物理选修3-4第一章《机械振动》外力作用下的振动（提高篇）

外力作用下的振动一、选择题1．一单摆在空气中振动，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2．一洗衣机脱水桶在正常工作时非常平衡，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，洗衣机脱水桶运转的频率比洗衣机的固有频率大B．正常工作时，洗衣机脱水桶的运转频率比洗衣机的固有频率小C．正常工作时，洗衣机脱水桶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，脱水桶的运转频率恰好等于洗衣机的固有频率3．如图所示为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线，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，频率是f3D．振子做自由振动的频率可以为f1、f2、f34．在用单摆测重力加速度的实验中，为减小误差（）．A．应选质量小的球做摆球B．先使摆球摆动几次，从摆球经过平衡位置时开始计时C．用秒表测出30～50次全振动的时间，计算出平均周期D．在测量摆线长度时，对安装好的单摆，要用力拉紧摆线后再测量5．如图所示，两个质量分别为M和m的小球，悬挂在同一根水平细线上，当M在垂直水平细线的平面内摆动时，下列说法正确的是（）．A．两摆的振动周期是相同的B．当两摆的摆长相等时，m摆的振幅最大C．悬挂M的竖直细线长度变化时，m的振幅不变D．m摆的振幅可能超过M摆的振幅6．如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Ⅰ表示月球上单摆的共振曲线C．图线Ⅱ若是在地面上完成的，则该摆摆长约为1mD．若摆长均为1m，则图线I是在地面上完成的二、填空题7．如图所示，在轻直杆OC的中点悬挂一个弹簧振子，其固有频率为2Hz．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．当n从0逐渐增大到5转／秒过程中，振子M的振幅变化情况将是________。当n=________转／秒时振幅最大．若转速稳定在5转／秒，M的振动周期是________。8．任何物体都有一定的固有频率，如果把人作为一个整体来看，在水平方向的固有频率约为3～6Hz，竖直方向的固有频率约为4～8Hz，拖拉机驾驶员、风镐、风铲、铆钉机等操作工在工作时将做________振动，这时若操作工的振动频率跟振源的频率_______就会对操作工的身体造成伤害，为保障操作工的安全与健康，有关部门作出规定，用手操作的各类振动机械的频率必须大于20Hz，这是为了防止________所造成的危害．9．（1）物理课外小组研究用单摆测重力加速度的实验，他们依照教材实验直接测量的物理量应为：________、________、________、________，其公式为________．（3）甲同学测量5种不同摆长下单摆的振动周期，记录结果如下表：／m0.50.80.91.01.2T／s1.421.791.902.002.20T2／s22.023.203.614.004.84以摆长（）为横坐标、周期（T）的平方为纵坐标，请你替他在上面的虚线框中作出T2图像，利用此图像求出的重力加速度为________．（1）造成图像不过坐标原点的原因可能是________。（2）由图像求出的重力加速度g=________m／s2（取π2=9.87）．11．将图11519甲所示的演示简谐振动图像的沙摆实验稍作改变：使木板沿直线OO＇做匀加速直线运动，摆动着的漏斗中漏出的沙在木板上显示出图11519乙所示曲线，A、B、C、D、E均为OO＇轴上的点，测出AB=s1，BC=s2，摆长为L（可视为不变），摆角小于10°，则木板的加速度大小约为________。三、解答题12．用“单摆测重力加速度”的实验中，所用摆球质量分布不均匀，一位同学设计了一个巧妙的方法可以不用知道单摆静止在平衡位置时摆球重心距小球顶部的距离，同样可以准确测出当地的重力加速度值，具体方法是：第一次量得悬线长为1，测得振动周期为T1，第二次量得悬线长为2，测得振动周期为T2，由此可推算出重力加速度g，请说明这位同学是如何求出重力加速度g的，并且用测量量表示g的大小．13．洗衣机脱水缸正常工作时，转速为2800r／min，脱水后由切断电源到电动机停止转动的时间为16s．实际发现13s左右时，洗衣机震荡最为激烈，若切断电源后转速是随时间均匀减小的，则洗衣机振动的固有频率大约是多少？14．在火车车厢里吊着一小球，由于车轮在铁轨接合处受到冲击而使其振动，若钢轨长12.5m，线长40cm，那么当火车的速度达到多大时，球振动的振幅最大？15．一位同学用单摆做测定重力加速度的实验．他将摆挂起后，进行了如下操作步骤：A．测摆长：用米尺量出摆线的长度；请指出上述步骤中遗漏或错误的地方并加以改正．【答案与解析】一、选择题1．【答案】A、D【解析】单摆在空气振动，由于空气阻力的作用，振幅越来越小．机械能逐渐转化为其他形式的能，即机械能逐渐减小，但后一时刻的动能或势能不一定比前一时刻小，故A、D两项正确．2．【答案】A、D【解析】切断电源后脱水桶的转速越来越小，即脱水桶的运转频率越来越小，由题意，当洗衣机脱水桶正常工作时，非常稳定，可知，正常工作时频率大于洗衣机的固有频率，故A项正确．当振动最剧烈时，洗衣机发生了共振，即脱水桶运转频率等于洗衣机固有频率，D项正确．3．【答案】A、B4．【答案】B、C【解析】摆球应选择质量大、体积小的小球，A项错误．开始计时的起点应从平衡位置开始．此位置速度大，位置确定，误差小，B项正确．计算周期时，应用多个周期的累加时间，测时间时误差小，C项正确．测摆长时应使摆线自然下垂，不能拉紧，这样会使测得的摆长变长，误差大，D项错误．5．【答案】A、B、D【解析】M摆动时，m摆做受迫振动，稳定后，m摆振动周期应等于驱动力的周期，即等于M摆的周期，故A项正确．当m摆长与M摆长相等时，两者的固有周期相等，而M摆的固有周期就是使m做受迫振动的驱动力周期，可见m摆处于共振状态。B项正确．M摆长发生变化。就是使m做受迫振动的驱动力周期发生变化，由于m的固有周期不变，这样两个周期差别就发生了变化，因而m的振幅也发生了变化，C项错误．单摆振动的能量不仅与振幅有关，还跟振动系统的质量有关．如果M的质量比m的大得多，从M向m传递的能量有可能使m的振幅大于M的振幅．D项正确．综上所述，正确答案是A、B、D三项．6．【答案】A、B、C二、填空题7．【答案】先增大后减小20.2s【解析】因为f固=2Hz，而驱动力频率f从0增加到5Hz，当f驱=f固时，发生共振，振幅最大．8．【答案】受迫相等共振9．【答案】（1）摆线长0摆球直径d完成全振动的次数n完成n次全振动所用时间t10．【答案】（1）测摆长时漏掉了摆球半径