2022學(xué)年高中物理 第一章 機(jī)械振動(dòng) 外力作用下的振動(dòng)試題（基礎(chǔ)篇）教科版選修3-4

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1、2022學(xué)年高中物理 第一章 機(jī)械振動(dòng) 外力作用下的振動(dòng)試題（基礎(chǔ)篇）教科版選修3-4 一、選擇題 1．下列各種振動(dòng)中，不是受迫振動(dòng)的是（ ）． A．敲擊后的鑼面的振動(dòng) B．縫紉機(jī)針的振動(dòng) C．人挑擔(dān)子時(shí)，擔(dān)子上下振動(dòng) D．蜻蜓蝴蝶翅膀的振動(dòng) 2．A、B兩個(gè)彈簧振子，A的固有頻率為f，B的固有頻率為4f，若它們均在頻率為3f的驅(qū)動(dòng)力作用下做受迫振動(dòng)，則（ ）． A．振子A的振動(dòng)幅度較大，振動(dòng)頻率為f B．振子B的振動(dòng)幅度較大，振動(dòng)頻率為3f C．振子A的振動(dòng)幅度較大，振動(dòng)頻率為3f D．振

2、子B的振動(dòng)幅度較大，振動(dòng)頻率為4f 3．一單擺在空氣中振動(dòng)，振幅逐漸減小，下列說(shuō)法正確的是（ ）． A．機(jī)械能逐漸轉(zhuǎn)化為其他形式的能 B．后一時(shí)刻的動(dòng)能一定小于前一時(shí)刻的動(dòng)能 C．后一時(shí)刻的勢(shì)能一定小于前一時(shí)刻的勢(shì)能 D．后一時(shí)刻的機(jī)械能一定小于前一時(shí)刻的機(jī)械能 4．一洗衣機(jī)脫水桶在正常工作時(shí)非常平衡，當(dāng)切斷電源后，發(fā)現(xiàn)洗衣機(jī)先是振動(dòng)越來(lái)越劇烈，然后振動(dòng)再逐漸減弱，對(duì)這一現(xiàn)象，下列說(shuō)法正確的是（ ）． A．正常工作時(shí)，洗衣機(jī)脫水桶運(yùn)轉(zhuǎn)的頻率比洗衣機(jī)的固有頻率大 B．正常工作時(shí)，洗衣機(jī)脫水桶的運(yùn)轉(zhuǎn)頻率比洗衣機(jī)的固

3、有頻率小 C．正常工作時(shí)，洗衣機(jī)脫水桶的運(yùn)轉(zhuǎn)頻率等于洗衣機(jī)的固有頻率 D．當(dāng)洗衣機(jī)振動(dòng)最劇烈時(shí)，脫水桶的運(yùn)轉(zhuǎn)頻率恰好等于洗衣機(jī)的固有頻率 5．如圖所示為一個(gè)彈簧振子做受迫振動(dòng)時(shí)振幅與驅(qū)動(dòng)力頻率之間的關(guān)系圖線，由圖可知（ ）． A．振子振動(dòng)頻率為f2時(shí)，它處于共振狀態(tài) B．驅(qū)動(dòng)力頻率為f3時(shí)，振子振動(dòng)頻率為f3 C．若撤去驅(qū)動(dòng)力讓振子做自由振動(dòng)，頻率是f3 D．振子做自由振動(dòng)的頻率可以為f1、f2、f3 6．如圖所示，兩個(gè)質(zhì)量分別為M和m的小球，懸掛在同一根水平細(xì)線上，當(dāng)M在垂直水平細(xì)線的平面內(nèi)擺動(dòng)

4、時(shí)，下列說(shuō)法正確的是（ ）． A．兩擺的振動(dòng)周期是相同的 B．當(dāng)兩擺的擺長(zhǎng)相等時(shí)，m擺的振幅最大 C．懸掛M的豎直細(xì)線長(zhǎng)度變化時(shí)，m的振幅不變 D．m擺的振幅可能超過(guò)M擺的振幅 二、填空題 7．如圖所示，是用來(lái)測(cè)量各種發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速計(jì)的原理圖：在一鐵支架MN上焊有固有頻率依次為80 Hz、60 Hz、40 Hz、20 Hz的四個(gè)鋼片a、b、c、d，將M端與正在轉(zhuǎn)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)接觸，發(fā)現(xiàn)b鋼片振幅最大，則電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為_(kāi)_______。 8．在接近收費(fèi)口的道路上安裝了若干條突起于路面且與行駛方向

5、垂直的減速帶．減速帶間距為10 m，當(dāng)車(chē)輛經(jīng)過(guò)減速帶時(shí)會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)．若某汽車(chē)的固有頻率為1.25 Hz，則當(dāng)該車(chē)以________m／s的速度行駛在此減速區(qū)時(shí)顛簸得最厲害，我們把這種現(xiàn)象稱為_(kāi)_______． 9．某同學(xué)在做“用單擺測(cè)定重力加速度”的實(shí)驗(yàn)． 測(cè)擺長(zhǎng)時(shí)測(cè)量結(jié)果如圖甲所示（擺線的另一端與刻度尺的零刻線對(duì)齊），擺長(zhǎng)為_(kāi)_______cm；然后用秒表記錄了單擺振動(dòng)50次所用的時(shí)間如圖乙所示，秒表讀數(shù)為_(kāi)_______s。 10．利用單擺測(cè)重力加速度的實(shí)驗(yàn)中，測(cè)出的單擺角度小于10°時(shí)完成n次全振動(dòng)的時(shí)間為t，用毫米刻度尺測(cè)得擺線長(zhǎng)為，用

6、螺旋測(cè)微器測(cè)得擺球的直徑為d． （1）用上述物理量和符號(hào)寫(xiě)出測(cè)重力加速度的一般表達(dá)式g=________。 （2）實(shí)驗(yàn)中有同學(xué)發(fā)現(xiàn)他測(cè)的重力加速度值總是偏大，其原因可能是（ ）． A．實(shí)驗(yàn)室在高山上，高出海平面太高 B．單擺所用擺球太重 C．測(cè)出n次全振動(dòng)的時(shí)間t，誤作為（n+1）次全振動(dòng)時(shí)間進(jìn)行計(jì)算 D．以擺線長(zhǎng)與擺球直徑之和作為擺長(zhǎng)來(lái)計(jì)算 11．在用單擺測(cè)重力加速度的實(shí)驗(yàn)中； （1）實(shí)驗(yàn)中，應(yīng)選用下列哪些器材為好？ ①1米長(zhǎng)細(xì)線 ②1米長(zhǎng)粗線 ③10厘米長(zhǎng)細(xì)線 ④泡沫塑料小球 ⑤小鐵球 ⑥

7、1／10秒刻度停表 ⑦時(shí)鐘 ⑧厘米刻度米尺 ⑨毫米刻度米尺 答：________________． （2）實(shí)驗(yàn)中，測(cè)出不同擺長(zhǎng)對(duì)應(yīng)的周期值T，作出T2-L圖像，如圖所示，T2與L的關(guān)系式是T2=________，利用圖線上任兩點(diǎn)A、B的坐標(biāo)（x1，y1）、（x2，y2）可求出圖線斜率后，再由后可求出g=________。 12．某橋梁的固有頻率為7.5 Hz，有一軍隊(duì)齊步過(guò)橋，軍人每跨一步距離為0.8 m．當(dāng)行走速度為_(kāi)_______m／s時(shí)，會(huì)對(duì)橋的安全造成威脅． 三、解答題 13．如圖是探究單擺共振條件時(shí)得到的圖像，它表示了振幅跟驅(qū)動(dòng)力頻率之間

8、的關(guān)系，（取g=π2）試分析： （1）這個(gè)單擺的擺長(zhǎng)是多少？ （2）如果擺長(zhǎng)變長(zhǎng)一些，畫(huà)出來(lái)的圖像的高峰將向哪個(gè)方向移動(dòng)？ 14．據(jù)說(shuō)意大利男高音歌唱家帕瓦羅締在一次晚會(huì)上高歌一曲時(shí)，把他面前的玻璃杯震碎了，請(qǐng)分析其中的原因． 15．洗衣機(jī)脫水缸正常工作時(shí)，轉(zhuǎn)速為2800 r／min，脫水后由切斷電源到電動(dòng)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)間為16 s．實(shí)際發(fā)現(xiàn)13 s左右時(shí)，洗衣機(jī)震蕩最為激烈，若切斷電源后轉(zhuǎn)速是隨時(shí)間均勻減小的，則洗衣機(jī)振動(dòng)的固有頻率大約是多少？ 【答案與解析】 一、選擇題 1．【答案】A 2．【答案】B 3．【答案】A、

9、D 【解析】單擺在空氣振動(dòng)，由于空氣阻力的作用，振幅越來(lái)越小．機(jī)械能逐漸轉(zhuǎn)化為其他形式的能，即機(jī)械能逐漸減小，但后一時(shí)刻的動(dòng)能或勢(shì)能不一定比前一時(shí)刻小，故A、D兩項(xiàng)正確． 4．【答案】A、D 【解析】切斷電源后脫水桶的轉(zhuǎn)速越來(lái)越小，即脫水桶的運(yùn)轉(zhuǎn)頻率越來(lái)越小，由題意，當(dāng)洗衣機(jī)脫水桶正常工作時(shí)，非常穩(wěn)定，可知，正常工作時(shí)頻率大于洗衣機(jī)的固有頻率，故A項(xiàng)正確．當(dāng)振動(dòng)最劇烈時(shí)，洗衣機(jī)發(fā)生了共振，即脫水桶運(yùn)轉(zhuǎn)頻率等于洗衣機(jī)固有頻率，D項(xiàng)正確． 5．【答案】A、B 6．【答案】A、B、D 【解析】M擺動(dòng)時(shí)，m擺做受迫振動(dòng)，穩(wěn)定后，m擺振動(dòng)周期應(yīng)等于驅(qū)動(dòng)力的周期，即等于M擺的周期，

10、故A項(xiàng)正確．當(dāng)m擺長(zhǎng)與M擺長(zhǎng)相等時(shí)，兩者的固有周期相等，而M擺的固有周期就是使m做受迫振動(dòng)的驅(qū)動(dòng)力周期，可見(jiàn)m擺處于共振狀態(tài)。B項(xiàng)正確．M擺長(zhǎng)發(fā)生變化。就是使m做受迫振動(dòng)的驅(qū)動(dòng)力周期發(fā)生變化，由于m的固有周期不變，這樣兩個(gè)周期差別就發(fā)生了變化，因而m的振幅也發(fā)生了變化，C項(xiàng)錯(cuò)誤．單擺振動(dòng)的能量不僅與振幅有關(guān)，還跟振動(dòng)系統(tǒng)的質(zhì)量有關(guān)．如果M的質(zhì)量比m的大得多，從M向m傳遞的能量有可能使m的振幅大于M的振幅．D項(xiàng)正確．綜上所述，正確答案是A、B、D三項(xiàng)． 二、填空題 7．【答案】60 r／s 【解析】由于四個(gè)鋼片在電動(dòng)機(jī)周期性驅(qū)動(dòng)力作用下做受迫振動(dòng)，且當(dāng)鋼片的固有頻率等于驅(qū)動(dòng)力的頻率

11、時(shí)，發(fā)生共振，振幅最大．由題意可知，6振幅最大，則6處發(fā)生共振，此時(shí)電動(dòng)機(jī)提供的驅(qū)動(dòng)力頻率等于6的固有頻率60 Hz，則電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為60 r／s． 8．【答案】12.5 共振 9．【答案】99.80 100.6 【解析】擺長(zhǎng)應(yīng)是懸點(diǎn)到球心的距離，故擺長(zhǎng)為99.80 cm，分針上的讀數(shù)為90秒，秒針上的讀數(shù)為10.6 秒，故秒表讀數(shù)為(90+10.6) s=100.6 s． 10．【答案】（1） （2）C、D 11．【答案】（1）①⑤⑥⑨ （2） 【解析】（1）①⑤⑥⑨． （2）由周期公式得，即在T2-L圖像中斜率，據(jù)A、B兩點(diǎn)坐標(biāo)可

12、求得，故． 12．【答案】6 【解析】當(dāng)f驅(qū)=f固=7.5 Hz時(shí)，會(huì)發(fā)生共振現(xiàn)象，對(duì)橋的安全造成威脅，由，可得v=6 m／s． 三、解答題 13．【答案】見(jiàn)解析 【解析】（1）由題圖可知，單擺的固有頻率為0.3 Hz， ，解得擺長(zhǎng)m． （2）若擺長(zhǎng)變長(zhǎng)一些，由知其周期變大，又由知，頻率變小，畫(huà)圖時(shí)最高峰對(duì)應(yīng)的頻率即為此頻率故將向左移動(dòng)． 14．【答案】見(jiàn)解析 【解析】帕瓦羅締發(fā)出的聲音的頻率接近或等于玻璃杯的固有頻率，使玻璃杯發(fā)生共振現(xiàn)象，從而被震碎． 15．【答案】見(jiàn)解析 【解析】洗衣機(jī)震蕩最激烈時(shí)，是發(fā)生共振現(xiàn)象，即洗衣機(jī)的固有頻率和脫水缸的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率相等時(shí)發(fā)生共振現(xiàn)象，即只要算出13 s時(shí)脫水缸的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率即可．由題可知脫水缸的轉(zhuǎn)速是隨時(shí)間均勻減小的，作出圖像可求得13 s時(shí)的轉(zhuǎn)速為n1。如圖，求得r／min，則頻率Hz=8.75 Hz。