2020高中物理 第十一章 机械振动 第5节 外力作用下的振动练习（含解析）-4

学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精PAGE10-学必求其心得，业必贵于专精外力作用下的振动［A组素养达标］1．下列各种振动中，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：受迫振动是物体在周期性驱动力作用下的运动，而锣面在敲击后并没有受到周期性驱动力作用，A不是受迫振动;B、C、D都在做受迫振动．答案：A2．（多选)下列说法正确的是()A．挑水时为了防止水从桶中荡出，可以加快或减慢走路的步频B．在连续均匀的海浪冲击下,停在海面的小船上下振动,是共振现象C．部队要便步通过桥梁，是为了防止桥梁发生共振而坍塌D．较弱声音可震碎玻璃杯，是因为玻璃杯发生了共振解析：挑水时为了防止水从桶中荡出，可以改变走路的步频，A正确；在连续均匀的海浪冲击下,停在海面的小船上下振动，是受迫振动,B错误；部队便步通过桥梁，不能产生较强的驱动力,就避免桥梁发生共振现象，故C正确；当声音频率等于玻璃杯频率时，杯子发生共振而破碎，D正确．答案：ACD3．（多选）若空气阻力不可忽略，单摆在偏角很小时,总是减小的物理量为()A．振幅 B．位移C．周期 D．机械能解析：有空气阻力时,振动为阻尼振动,振幅不断减小，机械能不断减小，故A、D正确．平衡位置处的位移为零，则位移不是一直减小，周期T＝2πeq\r（\f（l，g）)不变，故B、C错误．答案：AD4．（多选)弹簧振子在振动过程中振幅逐渐减小,这是由于(）A．振子开始振动时振幅太小B．在振动过程中要不断克服外界阻力做功，消耗能量C．动能和势能相互转化D．振子的机械能逐渐转化为内能解析：由于阻力作用,振子的机械能减少，振幅减小．故B、D正确．答案：BD5．(多选)有甲、乙、丙三个单摆，它们的固有频率分别为f、4f、6f,都在频率为A．乙的振幅最大,丙的其次，甲的最小B．乙的振幅最大，甲的其次，丙的最小C．它们的振动频率都为4D．乙的振动频率为4f，甲的振动频率为f，丙的振动频率为解析：驱动力的频率为4f，与乙摆的固有频率相同，因此乙发生共振，所以乙的振幅最大；丙的固有频率为6f，甲的固有频率为f，所以丙的固有频率更接近驱动力的频率,所以丙的振幅大于甲的振幅，但比乙小，故A正确,B错误;由于三个单摆均做受迫振动，因此其频率均为4f,故C正确，D错误．答案：AC6．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．后来人们经过了艰苦的探索,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．在飞机机翼前缘处装置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:飞机抖动得厉害是因为发生了共振现象，想要解决这一问题，需要使系统的固有频率与驱动力的频率差距增大，在飞机机翼前缘处装置一个配重杆,改变的是机翼的固有频率，故选项D正确．答案：D7．(多选）如图表示一弹簧振子做受迫振动时的振幅与驱动力频率的关系，由图可知()A．驱动力频率为f2时，振子处于共振状态B．驱动力频率为f3时，振子振动频率为f3C．假如让振子自由振动，它的频率为f2D．振子做自由振动时,频率可以为f1、f2、f3解析：由共振曲线知，弹簧振子的固有频率为f2，故当驱动力的频率等于f2时，振子发生共振，A项正确．当振子自由振动时其频率为固有频率,C项正确,D项错误．当驱动力的频率为f3时，振子做受迫振动，频率等于驱动力的频率f3,B项正确．答案：ABC8．(多选）某简谐振子,自由振动时的振动图象如图甲中的曲线Ⅰ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Ⅱ所示,那么,此受迫振动对应的状态可能是图乙中的（)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＝eq\f(3,2）T固,则f驱＝eq\f（2,3）f固,所以受迫振动的状态一定不是图乙中的b点和c点,可能是a点，故A、D正确．答案:AD9．如图所示，在一条张紧的绳子上挂几个摆．当a摆振动的时候，通过张紧的绳子给其他各摆施加驱动力,使其余各摆也振动起来，此时b摆的振动周期________（选填“大于"“等于"或“小于”）d摆的周期．图乙是a摆的振动图象,重力加速度为g，则a摆的摆长为________．解析：a摆摆动起来后，通过张紧的绳子对b、c、d三个摆施加周期性的驱动力，使b、c、d三摆做受迫振动，三摆做受迫振动的频率等于驱动力的频率，由于驱动力频率相同,则三摆的周期相同．据乙图可知T＝2t0，再据T＝2πeq\r(\f（l,g））可知，a摆摆长l＝eq\f(gt\o\al（2，0），π2）。答案：等于eq\f(gt\o\al(2,0）,π2)[B组素养提升］10．(多选）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L为12.6m，列车固有振动周期T为0.315s．下列说法正确的是（）A．列车的危险速率为40m/sB．列车过桥需要减速，是为了防止列车与桥发生共振现象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:对于受迫振动，当驱动力的频率与固有频率相等时将发生共振现象，所以列车的危险速率为v＝eq\f(L，T)＝40m/s,A正确．为了防止共振现象发生，列车过桥时需要减速，B正确．列车的速度不同,则振动频率不同，C错误．由v＝eq\f(L，T）可知，L增大,T不变，v变大，故可以使列车高速行驶，D正确．答案：ABD11．(多选）一砝码和一轻弹簧构成弹簧振子，如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(）A．由图线可知T0＝4sB．由图线可知T0＝8sC．当T在4s附近时，Y显著增大;当T比4s小得多或大得多时，Y很小D．当T在8s附近时，Y显著增大；当T比8s小得多或大得多时，Y很小解析：图乙是弹簧振子未加驱动力时的周期，故由题图乙中的图线读出的周期为其振动的固有周期，即T0＝4s．图丙是弹簧振子在驱动力作用下的振动图线，做受迫振动的物体，其振动的周期等于驱动力的周期，即T＝8s．当受迫振动的周期与驱动力的周期相同时，其振幅最大；周期差别越大，其振动振幅越小．由以上分析可知，正确选项为A、C.答案：AC12．如图是探究单摆共振条件时得到的图象，它表示了振幅跟驱动力频率之间的关系,(取π2＝g）试分析：（1)这个单摆的摆长L是多少？(2）如果摆长变长一些，画出来的图象的最高峰将向哪个方向移动？解析：(1）由题图可知，单摆的固有频率f＝0。3Hz又T＝2πeq\r(\f（L,g））,f＝eq\f(1，T）解得摆长L＝eq\f（25，9）m(2)若摆长变长一些，由T＝2πeq\r(\f(L,g）)知其周期变大，又由f＝eq\f(1，T）知,固有频率变小，题图中最高峰对应的频率即为此频率，故向左移动．答案：（1)eq\f（25,9）m(2）向左［C组学霸冲刺]13．汽车的重量一般支撑在固定于轴承上的若干弹簧上，弹簧的等效劲度系数k＝1。5×105N/m，汽车开动时，在振幅较小的情况下，其上下自由振动的频率满足f＝eq\f(1,2π）eq\r（\f(g，L））（L为车厢在平衡位置时，弹簧的压缩长度）．若人体可以看成一个弹性体，其固有频率约为2Hz，已知汽车的质量为600kg,每个人的质量为70kg,则这辆车乘坐几个人时，人感觉到最难受?（取g＝9.8m/s2）解