（浙江專版）2022年高中物理 第十一章 機械振動 課時跟蹤檢測（五）外力作用下的振動（含解析）新人教版選修3-4

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1、（浙江專版）2022年高中物理 第十一章 機械振動 課時跟蹤檢測（五）外力作用下的振動（含解析）新人教版選修3-4 一、單項選擇題 1．在敲響古剎里的大鐘時，有的同學發(fā)現(xiàn)，停止對大鐘的撞擊后，大鐘仍“余音未絕”，分析其原因是(　　) A．大鐘的回聲 B．大鐘在繼續(xù)振動 C．人的聽覺發(fā)生“暫留”的緣故 D．大鐘雖停止振動，但空氣仍在振動 解析：選B　停止對大鐘的撞擊后，大鐘的振動不會立即消失，因為振動能量不會憑空消失，再振動一段時間后，由于阻尼的作用振動才逐漸消失，B選項正確。 2．下列說法錯誤的是(　　) A．實際的自由振動必然是阻尼振動 B．在外力作用下的振動是受迫振

2、動 C．阻尼振動的振幅越來越小 D．受迫振動穩(wěn)定后的頻率與自身物理條件無關 解析：選B　實際的自由振動，必須不斷克服外界阻力做功而消耗能量，振幅會逐漸減小，必然是阻尼振動，故A、C正確；只有在周期性外力(驅(qū)動力)的作用下物體所做的振動才是受迫振動，B錯誤；受迫振動穩(wěn)定后的頻率由驅(qū)動力的頻率決定，與自身物理條件無關，D正確。 3．如圖所示，一根水平張緊的繩子上系著五個單擺，擺長從左至右依次為、l、、l、2l，若讓D擺先擺動起來，周期為T，穩(wěn)定時A、B、C、E各擺的情況是(　　) A．B擺振動的振幅最大 B．E擺振動的振幅最大 C．C擺振動周期小于T D．A擺振動周期大于T 解析

3、：選A　此振動為受迫振動，由D擺提供驅(qū)動力，提供A、B、C、E擺振動的能量，A、B、C、E擺做受迫振動，其振動的頻率和周期等于D擺的振動頻率和周期，故C、D錯誤；因為B擺的擺長與D擺相等，B擺的固有周期等于驅(qū)動力的周期，滿足發(fā)生共振的條件，B擺發(fā)生共振，振幅最大，故A正確，B錯誤。 4．一洗衣機在正常工作時非常平穩(wěn)，當切斷電源后，發(fā)現(xiàn)洗衣機先是振動越來越劇烈，然后振動再逐漸減弱，對這一現(xiàn)象，下列說法正確的是(　　) ①正常工作時，洗衣機波輪的運轉(zhuǎn)頻率比洗衣機的固有頻率大?、谡９ぷ鲿r，洗衣機波輪的運轉(zhuǎn)頻率比洗衣機的固有頻率小?、壅９ぷ鲿r，洗衣機波輪的運轉(zhuǎn)頻率等于洗衣機的固有頻率?、墚斚匆?/p>

4、機振動最劇烈時，波輪的運轉(zhuǎn)頻率恰好等于洗衣機的固有頻率 A．② B．③ C．①④ D．②④ 解析：選C　洗衣機切斷電源后，波輪的轉(zhuǎn)動逐漸慢下來，在某一小段時間內(nèi)洗衣機發(fā)生了強烈的振動，說明此時波輪的頻率與洗衣機的固有頻率相同，發(fā)生了共振。此后波輪轉(zhuǎn)速減慢，則f驅(qū)＜f固，所以共振現(xiàn)象消失，洗衣機的振動隨之減弱，所以答案是C。 5．如圖所示，兩個質(zhì)量分別為m0和m的小球，懸掛在同一根水平細線上，當m0在垂直于水平細線的平面內(nèi)擺動時，下列說法不正確的是(　　) A．兩擺的振動周期是相同的 B．當兩擺的擺長相等時，m擺的振幅最大 C．懸掛m0的豎直細線長度變化時，m的振

5、幅不變 D．m擺的振幅可能超過m0擺的振幅 解析：選C　m0擺動時，m擺做受迫振動，穩(wěn)定后，m擺的振動周期應等于驅(qū)動力的周期，即等于m0擺的周期，故選項A正確；當m擺長與m0擺長相等時，兩者的固有周期相等，而m0擺的固有周期就是使m做受迫振動的驅(qū)動力的周期，m擺與m0擺發(fā)生共振，m擺振幅最大，選項B正確；m0擺長發(fā)生變化，使m做受迫振動的驅(qū)動力周期發(fā)生變化，由于m的固有周期不變，則m的振幅發(fā)生變化，選項C錯誤；單擺振動的能量不僅與振幅有關，還跟振動系統(tǒng)的質(zhì)量有關，如果m0的質(zhì)量比m大得多，從m0向m傳遞的能量有可能使m的振幅大于m0的振幅，選項D正確。 6．如圖所示裝置中，已知彈簧振子的

6、固有頻率f固＝2 Hz，電動機皮帶輪的直徑d1是曲軸皮帶輪d2的。為使彈簧振子的振幅最大，則電動機的轉(zhuǎn)速應為(　　) A．60 r/min B．120 r/min C．30 r/min D．240 r/min 解析：選D　為使彈簧振子振幅最大，則曲軸轉(zhuǎn)動頻率為f＝2 Hz，即轉(zhuǎn)速為2 r/s。由于＝＝，ω1r1＝ω2r2，故＝，所以電動機轉(zhuǎn)速為4 r/s，即240 r/min，D正確。 二、多項選擇題 7．某振動系統(tǒng)的固有頻率為f0，在周期性驅(qū)動力的作用下做受迫振動，驅(qū)動力的頻率為f。若驅(qū)動力的振幅保持不變，下列說法正確的是(　　) A．當f＜f0時，該振動系統(tǒng)的振幅隨f增

7、大而減小 B．當f＞f0時，該振動系統(tǒng)的振幅隨f減小而增大 C．該振動系統(tǒng)的振動穩(wěn)定后，振動的頻率等于f0 D．該振動系統(tǒng)的振動穩(wěn)定后，振動的頻率等于f 解析：選BD　由共振條件及共振曲線可知：驅(qū)動力頻率f驅(qū)越接近振動系統(tǒng)的固有頻率f0，振動系統(tǒng)振幅越大，故可知：當f＜f0時，振幅隨f的增大而增大，A錯誤；當f＞f0時，振幅隨f的減小而增大，B正確；系統(tǒng)振動穩(wěn)定時，振動頻率等于驅(qū)動力頻率f，與固有頻率f0無關，D正確，C錯誤。 8．鋪設鐵軌時，每兩根鋼軌接縫處都必須留有一定的間隙，勻速運行的列車經(jīng)過軌端接縫處時，車輪就會受到一次沖擊。由于每一根鋼軌長度相等，所以這個沖擊力是周期性的，

8、列車受到周期性的沖擊做受迫振動。每根鋼軌長為12.6 m，列車固有振動周期為0.315 s。下列說法正確的是(　　) A．列車的危險速率為40 m/s B．列車過橋需要減速，是為了防止橋梁發(fā)生共振現(xiàn)象 C．列車運行的振動頻率和列車的固有頻率總是相等的 D．增加鋼軌的長度有利于列車高速運行 解析：選ABD　對于受迫振動，當驅(qū)動力的頻率與固有頻率相等時將發(fā)生共振現(xiàn)象，所以列車的危險速率v＝＝40 m/s，A正確；為了防止共振現(xiàn)象發(fā)生，列車過橋時需要減速，B正確；為了防止列車發(fā)生共振現(xiàn)象，其運行的振動頻率與其固有頻率不能相等，C錯誤，由v＝知，L增大時，T不變，v變大，D正確。 9．下列

9、關于共振和防止共振的說法，正確的是(　　) A．共振現(xiàn)象總是有害的，所以要避免共振現(xiàn)象發(fā)生 B．隊伍過橋要慢行是為了不產(chǎn)生周期性的驅(qū)動力，從而避免產(chǎn)生共振 C．火車過橋慢行是為了使驅(qū)動力的頻率遠小于橋的固有頻率，從而避免產(chǎn)生共振 D．利用共振時，應使驅(qū)動力的頻率接近或等于振動物體的固有頻率；防止共振危害時，應使驅(qū)動力的頻率遠離振動物體的固有頻率 解析：選CD　共振現(xiàn)象不一定總是有害的，有的時候我們要利用共振現(xiàn)象，如共振篩，共振轉(zhuǎn)速計等，故A錯誤；隊伍過橋慢行也會產(chǎn)生周期性的驅(qū)動力，即會產(chǎn)生共振，故B錯誤；火車過橋要慢行，目的是使驅(qū)動力頻率遠小于橋梁的固有頻率，以免發(fā)生共振損壞橋，C正

10、確；受迫振動的頻率等于驅(qū)動力的頻率，所以利用共振時，應使驅(qū)動力的頻率接近或等于振動物體的固有頻率，防止共振危害時，應盡量使驅(qū)動力頻率遠離振動物體的固有頻率，故D正確。 10．某簡諧振子，自由振動時的振動圖象如圖甲中的曲線Ⅰ所示，而在某驅(qū)動力作用下做受迫振動時，穩(wěn)定后的振動圖象如圖甲中的曲線Ⅱ所示，那么，此受迫振動對應的狀態(tài)可能是圖乙中的(　　) A．a(chǎn)點　　　　　　　　 B．b點 C．c點 D．一定不是c點 解析：選AD　振子的固有周期與驅(qū)動力周期的關系是T驅(qū)＜T固，所以受迫振動的狀態(tài)一定不是題圖乙中的b點和c點，可能是a點，故選A、D。 三、非選擇題 11．如圖所示為用頻

11、閃照相的方法拍到的一個水平放置的彈簧振子振動情況。甲圖是振子靜止在平衡位置的照片，乙圖是振子被拉伸到左側(cè)距平衡位置20 mm 處，放手后向右運動周期內(nèi)的頻閃照片。已知頻閃的頻率為10 Hz。求： (1)相鄰兩次閃光的時間間隔t0、彈簧振子振動的周期T0； (2)若振子的質(zhì)量為20 g，彈簧的勁度系數(shù)為50 N/m，則振子的最大加速度是多少？ 解析：(1)T＝＝0.1 s，即相鄰兩次閃光的時間間隔為t0＝0.1 s 振子從最大位移處運動到平衡位置經(jīng)歷時間為0.3 s，故振子振動周期T0＝1.2 s (2)am＝＝＝50 m/s2 答案：(1)0.1 s　1.2 s　(2)50 m/s2