高中物理 11.5 外力作用下的振动每课一练 新人教版选修3-4

5外力作用下的振动(时间：60分钟)知识点基础中档稍难受迫振动、阻尼振动1、23共振现象4、5、67、8、9综合提升101112知识点一受迫振动、阻尼振动1．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.如图11－5－4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11－5－4C．摆球A时刻的机械能等于B图11－5－4D．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4．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C5.如图11－5－5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11－5－5C．图11－5－5D．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C6.如图11－5－6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B．振动稳定后7个摆的振动频率都相同图11－5－6C．B、F摆的摆长与A图11－5－6D．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BC7．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40mB．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，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ABD8.如图11－5－7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11－5－7C．假如让振子自由振动，它的频率为f图11－5－7D．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ABC9.将一个电动传感器接到计算机上，就可以测量快速变化的力，用这种方法测得的某单摆摆动时悬线上拉力的大小随时间变化的曲线如图11-5-8所示．某同学由此图象提供的信息作出的下列判断中，正确的是________． 图11-5-8A．t＝0.2s时摆球正经过最低点B．t＝1.1s时摆球正经过最低点C．摆球摆动过程中机械能减小D．摆球摆动的周期是T＝1.4s 解析悬线拉力在经过最低点时最大，t＝0.2s时，F有正向最大值，故A选项正确，t＝1.1s时，F有最小值，不在最低点，周期应为T＝1.0s，因振幅减小，故机械能减小，C选项正确．答案C10．年4月20日上午8时，四川雅安地区发生了7.0级大地震灾害，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AD11．(·银川高二检测)汽车的重量一般支撑在固定于轴承上的若干个弹簧上，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被压缩的长度)．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．解析当汽车振动的频率f＝2Hz时，即达到人的固有频率时，人感到最难受．设乘坐n个人时人感到最难受，则f＝eq\f(1,2π)eq\r(\f(g,l))①Mg＋nmg＝kl②由①②两式联立，得n＝5.答案5人12.图11－5－9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)解析从共振曲线可知，单摆的固有频率f＝图11－5－90.5Hz，因为f＝eq\f(1,2π)eq\r(\f(g,l))，所以l＝eq\f(g,4π2f2)，代图11－5－9入数据解得l≈1m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)mvmax2＝mgh，又h＝l(1－cosθ)，当θ很小时1－co