高中物理 1.4 生活中的振动同步训练 鲁科版选修3-4

【创新设计】-高中物理1.4生活中的振动同步训练鲁科版选修3-41．下列说法中正确的是 ()．A．有阻力的振动叫做受迫振动B．物体振动时受到外力作用，它的振动就是受迫振动C．物体在周期性外力作用下的振动叫做受迫振动D．物体在周期性外力作用下振动，它的振动频率最终等于驱动力频率解析物体在周期性外力作用下的振动叫做受迫振动，选项C对、B错；这个周期性的外力应当能给振动物体补充能量，而阻力不行，选项A错；受迫振动的频率最终等于驱动力频率，选项D对．答案CD2．两个弹簧振子，甲的固有频率是100Hz，乙的固有频率是400Hz，若它们均在频率是300Hz的驱动力作用下做受迫振动，则振动稳定后 ()．A．甲的振幅较大，振动频率是100HzB．乙的振幅较大，振动频率是300HzC．甲的振幅较大，振动频率是300HzD．乙的振幅较大，振动频率是400Hz解析振动稳定后，受迫振动的频率等于驱动力频率，选项A、D错；由于乙的固有频率更接近驱动力频率，所以乙的振幅较大，选项B对、C错．答案B3．单摆在空气中做阻尼振动，下列说法中正确的是 ()．A．位移逐渐减小B．速度逐渐减小C．动能逐渐减小D．振动的能量逐渐转化为其他形式的能解析单摆在空气中做阻尼振动时，由于克服阻力做功，所以振动能量会逐渐减少，并转化为其他形式的能，选项D对；但是其位移、速度以及动能都会交替变化，所以选项A、B、C错．答案D4.如图1－4－4所示是单摆做阻尼振动的振动图线，下列说法中正确的是()．A．摆球A时刻的动能等于B时刻的动能B．摆球A时刻的势能等于B时刻的势能图1－4－4C．摆球A时刻的机械能等于B时刻的机械能图1－4－4D．摆球A时刻的机械能大于B时刻的机械能解析该题考查阻尼振动的图象以及能量的转化关系．在单摆振动过程中，因不断克服空气阻力做功使振动的能量逐渐转化为内能，C错、D对；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．由于A、B两时刻，单摆的位移相等，所以势能相等，但动能不相等．A错、B对．答案BD知识点二共振现象5．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、雪山的冲量C．避免使桥和雪山发生共振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C6.如图1－4－5所示是物体做受迫振动的共振曲线，其纵坐标表示物体()．A．在不同时刻的振幅B．在不同时刻的位移图1－4－5图1－4－5C．在不同驱动力下的振幅图1－4－5D．在不同驱动力下的位移解析共振曲线表示的是振动物体的振幅随驱动力频率的变化而变化的关系，所以纵坐标应当表示振动物体在不同驱动力下的振幅．答案C7.如图1－4－6所示，在一条张紧的绳上挂7个摆，先让A摆振动起来，则其余各摆也随之振动，已知A、B、F三摆的摆长相同，则下列判断正确的是()．A．7个摆的固有频率都相同图1－4－6B．振动稳定后7个摆的振动频率都相同图1－4－6C．B、F摆的摆长与A摆相同，它们的振幅最大D．除A摆外，D、E摆离A摆最近，它们的振幅最大解析7个摆的摆长不完全相同，固有频率不相同，选项A错；A摆振动起来后，带动其余6个摆做受迫振动，振动稳定后7个摆的振动频率都相同，选项B对；B、F摆的摆长与A摆相同，发生共振，选项C对、D错．答案BC8．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12.6m，列车固有振动周期为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v＝eq\f(L,T)＝40m/s，A正确；列车过桥减速是为了防止共振现象发生，B正确；由v＝eq\f(L,T)知L增大时，T不变，v变大，D正确．所以A、B、D正确．答案ABD9.如图1－4－7所示是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．驱动力的频率为f2时，振子处于共振状态B．驱动力的频率为f3时，振子的振动频率为f3图1－4－7C．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或f3解析由图象知，当驱动力频率为f2时，振子的振幅最大，可确定振子的固有频率为f2，当振子自由振动时其频率为固有频率，故选项A、C正确，D错误；由受迫振动的特点可知选项B正确．答案ABC10．在实验室可以做“声波碎杯”的实验．用手指轻弹一只酒杯，可以听到清脆的声音，测得这个声音的频率为500Hz.将这只酒杯放在两只大功率的声波发生器之间，操作人员通过调整其发出的声波，就能使酒杯碎掉．下列说法中正确的是 ()．A．操作人员一定是把声波发生器的功率调到很大B．操作人员可能是使声波发生器发出了频率很高的超声波C．操作人员一定是同时增大了声波发生器发出声波的频率和功率D．操作人员一定是将声波发生器发生的声波频率调到500Hz解析通过调整发生器发出的声波就能使酒杯碎掉，是利用共振的原理，因此操作人员一定是将声波发生器发出的声波频率调到500Hz，故D选项正确．答案D11．年5月12日下午2时，四川汶川地区发生了特大地震灾害，导致很多房屋坍塌，场景惨不忍睹，就此事件，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解析由受迫振动的特点知A、D正确．答案AD12．洗衣机脱水桶正常工作时转速为2800r/min，脱水后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？解析洗衣机正常工作时的转速为n0＝eq\f(2800,60)r/s≈46.7r/s.切断电源后每秒减少的转速为k＝eq\f(n0,t)＝eq\f(46.7,16)r/s2≈2.9r/s2，切断电源13s时的转速为n＝nt－kt＝46.7r/s－2.9×13r/s＝9r/s.则在切断电源13s时，电动机对洗衣机施加驱动力的频率为9Hz，此时洗衣机震荡最激烈，故洗衣机的固有频率约为9Hz.答案9Hz13.图1－4－8为一单摆的共振曲线，该单摆的摆长约为多少？共振时单摆的振幅多大？共振时摆球的最大速度和最大加速度各为多少？(g取10m/s2)图1－4－8解析从共振曲线可知，单摆的固有频率f＝0.5Hz，因为f＝eq\f(1,2π)eq\r(\f(g,l))，所以l＝eq\f(g,4π2f2)，代入数据解得l≈1m.图1－4－8从共振曲线可知：单摆发生共振时，振幅Amax＝8cm.设单摆的最大偏角为θ，摆球所能达到的最大高度为h，由机械能守恒定律得eq\f(1,2)mveq\o\al(2,max)＝mgh，又h＝l(1－cosθ)，当θ很小时1－cosθ＝