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

PAGE6-第5节外力作用下的振动A组：合格性水平训练1．(阻尼振动)(多选)关于阻尼振动，以下说法中正确的是()A．机械能不断减小 B．动能不断减小C．振幅不断减小 D．肯定不是简谐运动答案ACD解析阻尼振动是振幅不断减小的振动，故阻尼振动肯定不是简谐运动，而振幅是振动能量的标记，故阻尼振动中机械能不断减小，但动能在振动过程中是不断变更的，并不是不断减小。故B错误，A、C、D正确。2．(阻尼振动和受迫振动)(多选)下列说法中正确的是()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答案ACD解析实际的自由振动由于阻力的作用，振幅会越来越小，故肯定为阻尼振动，A正确；物体在周期性驱动力的作用下的振动是受迫振动，故物体在外力作用下的振动不肯定是受迫振动，B错误；阻尼振动的振幅越来越小，C正确；受迫振动稳定后的频率取决于驱动力的频率，与自身物理条件无关，D正确。3．(共振)有一固有频率为400Hz的弹簧振子，分别在周期性驱动力F1、F2作用下做受迫振动，其中驱动力F1的频率为100Hz，驱动力F2的频率为300Hz，则振动稳定后()A．F1作用时，振子的振幅较大，振动频率是100HzB．F2作用时，振子的振幅较大，振动频率是300HzC．F1作用时，振子的振幅较大，振动频率是400HzD．F2作用时，振子的振幅较大，振动频率是400Hz答案B解析振动稳定后，受迫振动的频率等于驱动力频率，C、D错误；由于弹簧振子的固有频率更接近驱动力F2的频率，所以F2作用时振子的振幅较大，B正确，A错误。4.(受迫振动和共振)如图所示的演示装置，一根张紧的水平绳上挂着五个单摆，其中A、E摆长相同，先使A摇摆，其余各摆也随着摇摆起来，可以发觉振动稳定后()A．各摆的固有周期均相同B．各摆振动的周期均与A摆相同C．C摆振幅最大D．B摆振动周期最小答案B解析重力加速度相同时，单摆的固有周期由摆长确定，故除A、E固有周期相同外，其他摆的固有周期都不相同，A错误；A摇摆后，通过水平绳对四周的B、C、D、E四个单摆供应周期性的驱动力，四摆都在同一驱动力作用下运动，故它们的振动周期均与A摆的固有周期相同，B正确，D错误；因为A、E摆长相同，固有周期相同，故E摆发生共振现象，其振幅最大，C错误。5.(共振曲线)(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，振子的振动频率为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答案ABC解析由题图可知当驱动力的频率为f2时，振子的振幅最大，即振子发生共振现象，故A正确；由共振条件知振子的固有频率为f2，故C正确，D错误；振子做受迫振动时，振动频率由驱动力的频率确定，故B正确。6．(共振及其应用与防止)脱水机把衣服脱水完后切断电源，电动机还要转一会儿才能停下来，在这一过程中，发觉脱水机在某一时刻振动得很猛烈，然后又渐渐振动直至停止运转，其中振动很猛烈的缘由是()A．脱水机没有放平稳B．电动机在这一时刻转快了C．电动机在这一时刻的转动频率跟脱水机的固有频率相近或相等D．是脱水机出现了故障答案C解析电动机的转动使脱水机做受迫振动。切断电源后，电动机转动的频率是渐渐变更的，当它的频率接近或等于脱水机的固有频率时，发生共振现象，脱水机振动得很猛烈，C正确。B组：等级性水平训练7．(阻尼振动)(多选)一单摆做阻尼振动，则在振动过程中()A．振幅越来越小，周期也越来越小B．振幅越来越小，周期不变C．在振动过程中，通过某一位置时，机械能始终不变D．振动过程中，机械能不守恒答案BD解析因单摆做阻尼振动，依据阻尼振动的定义可知，其振幅越来越小，而单摆振动过程中的周期是其固有周期，是由本身条件确定的，是不变的，故A错误，B正确；因单摆做阻尼振动的过程中，振幅渐渐减小，振动的能量也在减小，即机械能在削减，故C错误，D正确。8．(对共振的理解)(多选)一砝码和一轻弹簧构成弹簧振子，图甲所示的装置可用于探讨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，变更把手匀速转动的速度就可以变更驱动力的周期。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旁边时，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旁边时，Y显著增大；当T比8s小得多或大得多时，Y很小答案AC解析题图乙是弹簧振子未加驱动力时的振动图线，由题图乙读出的周期为其振动的固有周期，即T0＝4s，A正确，B错误；题图丙是弹簧振子在驱动力作用下的振动图线，其振动的周期等于驱动力的周期，即T＝8s，当固有周期与驱动力的周期相同时，其振幅最大，两周期相差越大，其振动振幅越小，故C正确，D错误。9.(共振)如图所示装置中，已知弹簧振子的固有频率f固＝2Hz，电动机皮带轮的直径d1是曲轴皮带轮的直径d2的eq\f(1,2)。为使弹簧振子的振幅最大，则电动机的转速应为()A．60r/min B．120r/minC．30r/min D．240r/min答案D解析为使弹簧振子的振幅最大，则曲轴转动频率为f＝2Hz，即转速为2r/s。由于eq\f(d1,d2)＝eq\f(r1,r2)＝eq\f(1,2)，ω1r1＝ω2r2，故eq\f(ω1,ω2)＝eq\f(2,1)，所以电动机转速为4r/s，即240r/min，D正确。10．(共振及其应用与防止)(多选)铺设铁轨时，每两根钢轨接缝处都必需留有肯定的间隙，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。一般钢轨长为12.6m，列车固有振动周期为0.315s。下列说法正确的是()A．列车的危急速率为40m/sB．列车过桥须要减速，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答案AD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，所以列车的危急速率v＝eq\f(L,T)＝40m/s，A正确；列车过桥做减速运动，是为了使驱动力的频率远小于桥梁的固有频率，防止桥梁发生共振，B错误；列车运行的振动频率等于驱动力的频率，与列车的固有频率无关，C错误；由v＝eq\f(L,T)知，L增大时，T不变，危急车速v变大，有利于列车高速运行，D正确。11．(受迫振动和共振曲线)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．以上均错误答案A解析由题图甲知振子的固有频率与驱动力频率的关系是f驱＝eq\f(2,3)f固，而c点对应的驱动力频率等于f固，所以此受迫振动对应的状态肯定不是图乙中的b点和c点，可能是a点，故A正确。12．(共振)(多选)如图所示为单摆在两次受迫振动中的共振曲线，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，且摆长相等，则图线Ⅰ表示月球上单摆的共振曲线B．若两次受迫振动是在地球上同一地点进行的，则两次摆长之比l1∶l2＝25∶4C．图线Ⅱ若是在地球上完成的，则该摆摆长约为1mD．若摆长约为1m，则图线Ⅰ是在地球上完成的答案ABC解析图线中振幅最大处对应频率应与做受迫振动的单摆的固有频率相等，从图线上可以看出，两摆的固有频率f1＝0.2Hz，f2＝0.5Hz。依据周期公式可得f＝eq\f(1,T)＝eq\f(1,2π)eq\r(\f(g,l))，当两摆分别在月球上和地球上做受迫振动且摆长相等时，g越大，f越大，所以g2>g1，由于月球上的重力加速度比地球上的小，所以图线Ⅰ表示月球上单摆的共振曲线，A正确；若两次受迫振动是在地球上同一地点进行的，则g相同，两次摆长之