2024-2025学年高中物理第十一章机械振动5外力作用下的振动课时作业含解析新人教版选修3-4

PAGEPAGE5外力作用下的振动限时45分钟总分100分一、单选题(每小题6分，共24分)1．自由摇摆的秋千，摇摆的振幅越来越小，下列说法正确的是(C)A．机械能守恒B．能量正在消逝C．总能量守恒，机械能减小D．只有动能和势能的相互转化解析：自由摇摆的秋千可以看作阻尼振动的模型，振动系统中的能量转化不仅是系统内部动能和势能的相互转化．振动系统是一个开放系统，与外界时刻进行能量交换．系统由于受到阻力，因而振动的能量不断减小，但总能量守恒．故正确答案为C.2.如图所示是一个单摆做受迫振动时的共振曲线，表示振幅A与驱动力的频率f的关系，下列说法正确的是(D)A．摆长约为10cmB．发生共振时单摆的周期为1sC．若增大摆长，共振曲线的“峰”将向右移动D．若增大摆长，共振曲线的“峰”将向左移动解析：由题图可知，若单摆的振动频率与固有频率相等，则周期为2s，由T＝2πeq\r(\f(l,g))，可得l≈1m，故选项A、B错误；若摆长增大，则固有频率减小，所以共振曲线的峰将向左移动，故选项C错误，D正确．3.两个质量分别为M和m的小球悬挂在同一根细线上，如图所示，当先让M摇摆，过一段时间系统稳定后，下面哪句话是错误的(A)A．m和M的周期不相等B．当两个摆长相等时，m摆的振幅最大C．悬挂M的细绳长度变更时，m摇摆的振幅也会发生变更D．当两个摆长相等时，m摇摆振幅可以超过M解析：m做受迫振动，其周期等于M摇摆的周期，当两摆周期相等时达到共振，故B、C、D正确，A错误．4．下列振动中属于受迫振动的是(B)A．用重锤敲击一下悬吊着的钟后，钟的摇摆B．打点计时器接通电源后，振针的振动C．小孩睡在自由摇摆的吊床上，小孩随着吊床一起摇摆D．弹簧振子在竖直方向上沿上下方向振动解析：受迫振动是振动物体在驱动力作用下的运动，故只有B对．A、C是阻尼振动，D是简谐运动．二、多选题(每小题7分，共42分)5．把一个筛子用四根弹簧支起来，筛子上一个电动偏心轮，它每转一周，给筛子一个驱动力，这样就做成了一个共振筛(如图所示)，筛子做自由振动时，完成10次全振动用时15s，在某电压下，电动偏心轮转速是36r/min.已知增大电压可使偏心轮转速提高；增加筛子的质量，可以增大筛子的固有周期，那么要使筛子的振幅增大，下列哪些做法是正确的(AC)A．提高输入电压 B．降低输入电压C．增加筛子质量 D．减小筛子质量解析：在题设条件下，筛子振动固有周期T固＝eq\f(15,10)s＝1.5s，电动偏心轮的转动周期(对筛子来说是驱动力的周期)T驱＝eq\f(60,36)s＝1.67s，要使筛子振幅增大，就是使这两个周期值靠近，可采纳两种做法：第一，提高输入电压偏心轮转得快一些，减小驱动力的周期；其次，增加筛子的质量使筛子的固有周期增大．6．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(AD)A．a点 B．b点C．c点 D．肯定不是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，所以受迫振动的状态肯定不是题图乙中的b点和c点，可能是a点，故选A、D.7．日本曾经发生过里氏9.0级大地震，导致许多房屋坍塌，场景惨不忍睹，就此事务，下列说法正确的是(AD)A．全部建筑物振动周期相同B．全部建筑物振幅相同C．建筑物的振动周期由其固有周期确定D．全部建筑物均做受迫振动解析：地面上的全部建筑物都在同一驱动力下做受迫振动，它们的振动周期都与驱动力的周期相同，与其固有周期无关，故A、D正确，C错误．由于不同的建筑物固有周期不尽相同，所以做受迫振动时，它们的振幅不肯定相同，B错误．8．下列说法正确的是(ACD)A．实际的自由振动必定是阻尼振动B．在外力作用下的振动是受迫振动C．阻尼振动的振幅越来越小D．受迫振动稳定后的频率与自身物理条件无关解析：实际的自由振动中，由于阻力不行避开，故是阻尼振动，A正确；只有在周期性外力(驱动力)的作用下物体所做的振动才是受迫振动，B错误；阻尼振动振幅越来越小，C正确；受迫振动稳定后的频率等于驱动力的频率，D正确．9.如图所示是单摆做阻尼振动的振动图象，下列说法中正确的是(BD)A．摆球在A时刻的动能等于在B时刻的动能B．摆球在A时刻的势能等于在B时刻的势能C．摆球在A时刻的机械能等于在B时刻的机械能D．摆球在A时刻的动能大于在B时刻的动能解析：单摆做阻尼振动，因此其机械能不断减小，C错误；由题图看出A、B两时刻单摆的位移相同，即在同一位置，故势能相同，选项B正确；因机械能越来越小，所以B时刻动能比A时刻动能小，选项A错误，D正确．10.将测力传感器接到计算机上可以测量快速变更的力，将单摆挂在测力传感器的探头上，测力探头与计算机连接，用此方法测得的单摆摇摆过程中摆线上拉力的大小随时间变更的曲线如图所示，g取10m/s2.某同学由此图象供应的信息做出了下列推断，其中正确的是(BC)A．摆球的周期T＝0.5sB．单摆的摆长l＝1mC．t＝0.5s时摆球正经过最低点D．摆球运动过程中周期越来越小解析：由题图可知，单摆两次拉力极大值的时间差为1s，所以单摆的振动周期为2s，选项A错误；依据单摆的周期公式T＝2πeq\r(\f(l,g))可得摆长l＝1m，选项B正确；t＝0.5s时摆线的拉力最大，所以摆球正经过最低点，选项C正确；摆线拉力的极大值发生变更，说明摆球在最低点时的速度发生了变更，所以摆球做阻尼振动，振幅越来越小，由于周期与振幅无关，所以单摆的周期不变，选项D错误．三、非选择题(共34分)11．(18分)汽车的质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，在振幅较小的状况下，其上下自由振动的频率满意f＝eq\f(1,2π)eq\r(\f(g,l))(l为弹簧的压缩长度)．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，人感觉到最难过？(已知π2＝10，g取10m/s2)答案：5人解析：当人的固有频率与弹簧振动的频率相等时即达到共振，此时人感觉最难过，则f＝eq\f(1,2π)eq\r(\f(g,l))＝2Hz，解得l＝eq\f(1,16)m．对汽车和全部的人受力分析有：kl＝(M＋nm)g，得n＝4.8≈5(人)．12．(16分)如图所示，一个竖直圆盘转动时，固定在圆盘上的小圆柱带动一个T形支架在竖直方向振动，T形支架的下面系着一个弹簧和小球组成的振动系统，小球浸没在水中；当圆盘转动一会静止后，小球做阻尼(选填“阻尼”“自由”或“受迫”)振动；若弹簧和小球构成的系统振动频率约为3Hz，现使圆盘以4s的周期匀速转动，经过一段时间后，小球振动达到稳定，小球的振动频率为0.25Hz；渐渐变更圆盘的转动周期，当小球振动的振幅达到最大时，此时圆盘的周