高考物理選修知識點(diǎn)鞏固練習(xí)外力作用下的振動提高

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1、 【鞏固練習(xí)】 一、選擇題 1．一單擺在空氣中振動，振幅逐漸減小，下列說法正確的是（ ）． A．機(jī)械能逐漸轉(zhuǎn)化為其他形式的能 B．后一時刻的動能一定小于前一時刻的動能 C．后一時刻的勢能一定小于前一時刻的勢能 D．后一時刻的機(jī)械能一定小于前一時刻的機(jī)械能 2．一洗衣機(jī)脫水桶在正常工作時非常平衡，當(dāng)切斷電源后，發(fā)現(xiàn)洗衣機(jī)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（ ）． A．正常工作時，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，洗衣機(jī)脫水桶的運(yùn)轉(zhuǎn)頻率比洗衣機(jī)的固有頻率小

2、 C．正常工作時，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)振動最劇烈時，脫水桶的運(yùn)轉(zhuǎn)頻率恰好等于洗衣機(jī)的固有頻率 3．（2014 平江區(qū)校級期末）下表記錄了某受迫振動的振幅隨驅(qū)動力頻率變化的關(guān)系，若該振動系統(tǒng)的固有頻率為f固，則(　　) 驅(qū)動力頻率/Hz 30 40 50 60 70 80 受迫振動振幅/cm 10.2 16.8 27.2 28.1 16.5 8.3 A．f固＝60 Hz B．60 Hz＜f固＜70 Hz C．50 Hz＜f固＜60 Hz D．以上三個都不對 4．在用單擺測重力

3、加速度的實(shí)驗(yàn)中，為減小誤差（ ）． A．應(yīng)選質(zhì)量小的球做擺球 B．先使擺球擺動幾次，從擺球經(jīng)過平衡位置時開始計(jì)時 C．用秒表測出30～50次全振動的時間，計(jì)算出平均周期 D．在測量擺線長度時，對安裝好的單擺，要用力拉緊擺線后再測量 5．（2015 北京校級月考）如圖所示，質(zhì)量相同的四個擺球懸于同一根橫線上，四個擺的擺長分別為L1＝2 m、L2＝1.5 m、L3＝1 m、L4＝0.5 m.現(xiàn)以擺3為驅(qū)動擺，讓擺3振動，使其余三個擺也振動起來，則擺球振動穩(wěn)定后 (　　) A．?dāng)[1的振幅一定最大 B．?dāng)[4的周期一定最

4、短 C．四個擺的振幅相同 D．四個擺的周期相同 6．如圖為單擺在兩次受迫振動中的共振曲線．則下列說法正確的是（ ）． A．若兩次受迫振動分別在月球上和地球上進(jìn)行，且擺長相同，則圖線Ⅰ表示月球上單擺的共振曲線 B．若兩次受迫振動是在地球上同一地點(diǎn)進(jìn)行，則兩次擺長之比 C．圖線Ⅱ若是在地面上完成的，則該擺擺長約為1 m D．若擺長均為1 m，則圖線I是在地面上完成的 二、填空題 7．（2015 鹽城三模）一個豎直圓盤轉(zhuǎn)動時，固定在圓盤上的圓柱體帶動一個T型支架在豎直方向振動，T型架下面系著一個彈簧和小球組

5、成的系統(tǒng)。圓盤以不同的周期勻速轉(zhuǎn)動時，測得小球振動的振幅與圓盤轉(zhuǎn)動頻率如圖所示。當(dāng)圓盤的頻率為0.4Hz時，曉求得振動周期是________s；當(dāng)圓盤停止轉(zhuǎn)動后，小球自由振動時，它的頻率是________Hz。 8．任何物體都有一定的固有頻率，如果把人作為一個整體來看，在水平方向的固有頻率約為3～6 Hz，豎直方向的固有頻率約為4～8 Hz，拖拉機(jī)駕駛員、風(fēng)鎬、風(fēng)鏟、鉚釘機(jī)等操作工在工作時將做________振動，這時若操作工的振動頻率跟振源的頻率_______就會對操作工的身體造成傷害，為保障操作工的安全與健康，有關(guān)部門作出規(guī)定，用手操作的各類振動機(jī)械的頻率必須大于

6、20 Hz，這是為了防止________所造成的危害． 9．（1）物理課外小組研究用單擺測重力加速度的實(shí)驗(yàn)，他們依照教材實(shí)驗(yàn)直接測量的物理量應(yīng)為：________、________、________、________，其公式為________． （2）他們測出不同的擺長（）所對應(yīng)的周期（T），在進(jìn)行數(shù)據(jù)處理時：①如果甲同學(xué)以擺長（）為橫坐標(biāo)、周期（T）的平方為縱坐標(biāo)作出了T2-圖像，若他測得的圖像的斜率為k，則測得的重力加速度g=________．若甲同學(xué)測擺長時，忘記測擺球的半徑，則他用圖像法求得的重力加速度________（填“偏小”“偏大”或“準(zhǔn)確”）．②乙同學(xué)根據(jù)公式：

7、得，并計(jì)算重力加速度，若乙同學(xué)測擺長時，也忘記了測擺球的半徑，則他測得的重力加速度________（填“偏小”“偏大”或“準(zhǔn)確”）． （3）甲同學(xué)測量5種不同擺長下單擺的振動周期，記錄結(jié)果如下表： ／m 0.5 0.8 0.9 1.0 1.2 T／s 1.42 1.79 1.90 2.00 2.20 T2／s2 2.02 3.20 3.61 4.00 4.84 以擺長（）為橫坐標(biāo)、周期（T）的平方為縱坐標(biāo)，請你替他在上面的虛線框中作出T2-圖像，利用此圖像求出的重力加速度為________． 10．在利用單擺測定重力加速度的實(shí)驗(yàn)中，

8、由單擺做簡諧運(yùn)動的周期公式得到．只要測出多組單擺的擺長和運(yùn)動周期T，作出T2-圖像，就可以求出當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣龋碚撋蟃2-圖像是一條過坐標(biāo)原點(diǎn)的直線，某同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出的圖像如圖所示． （1）造成圖像不過坐標(biāo)原點(diǎn)的原因可能是________。 （2）由圖像求出的重力加速度g=________m／s2（取π2=9.87）． 11．將圖11-5-19甲所示的演示簡諧振動圖像的沙擺實(shí)驗(yàn)稍作改變：使木板沿直線OO＇做勻加速直線運(yùn)動，擺動著的漏斗中漏出的沙在木板上顯示出圖11-5-19乙所示曲線，A、B、C、D、E均為OO＇軸上的點(diǎn)，測出AB=s1，B

9、C=s2，擺長為L（可視為不變），擺角小于10°，則木板的加速度大小約為________。 三、解答題 12．用“單擺測重力加速度”的實(shí)驗(yàn)中，所用擺球質(zhì)量分布不均勻，一位同學(xué)設(shè)計(jì)了一個巧妙的方法可以不用知道單擺靜止在平衡位置時擺球重心距小球頂部的距離，同樣可以準(zhǔn)確測出當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣戎?，具體方法是：第一次量得懸線長為1，測得振動周期為T1，第二次量得懸線長為2，測得振動周期為T2，由此可推算出重力加速度g，請說明這位同學(xué)是如何求出重力加速度g的，并且用測量量表示g的大?。? 13．洗衣機(jī)脫水缸正常工作時，轉(zhuǎn)速為2800 r／min，脫水后由切斷電源到

10、電動機(jī)停止轉(zhuǎn)動的時間為16 s．實(shí)際發(fā)現(xiàn)13 s左右時，洗衣機(jī)震蕩最為激烈，若切斷電源后轉(zhuǎn)速是隨時間均勻減小的，則洗衣機(jī)振動的固有頻率大約是多少？ 14．在火車車廂里吊著一小球，由于車輪在鐵軌接合處受到?jīng)_擊而使其振動，若鋼軌長12.5 m，線長40 cm，那么當(dāng)火車的速度達(dá)到多大時，球振動的振幅最大？ 15．一位同學(xué)用單擺做測定重力加速度的實(shí)驗(yàn)．他將擺掛起后，進(jìn)行了如下操作步驟： A．測擺長：用米尺量出擺線的長度； B．測周期T：將擺球拉起，然后放開，在擺球某次通過最低點(diǎn)時，按下秒表開始計(jì)時，同時將此次通過最低點(diǎn)作為第1次，接著一直數(shù)到擺球第60次通過最低點(diǎn)時，

11、按秒表停止計(jì)時，讀出這段時間t，算出單擺的周期； C．將所測得的和T代入單擺的周期公式，算出g，將它作為實(shí)驗(yàn)結(jié)果寫入報(bào)告中． 請指出上述步驟中遺漏或錯誤的地方并加以改正． 【答案與解析】 一、選擇題 1．【答案】A、D 【解析】單擺在空氣振動，由于空氣阻力的作用，振幅越來越?。畽C(jī)械能逐漸轉(zhuǎn)化為其他形式的能，即機(jī)械能逐漸減小，但后一時刻的動能或勢能不一定比前一時刻小，故A、D兩項(xiàng)正確． 2．【答案】A、D 【解析】切斷電源后脫水桶的轉(zhuǎn)速越來越小，即脫水桶的運(yùn)轉(zhuǎn)頻率越來越小，由題意，當(dāng)洗衣機(jī)脫水桶正常工作時，非常穩(wěn)定，可知，正常工作時頻率大于洗衣機(jī)的固有

12、頻率，故A項(xiàng)正確．當(dāng)振動最劇烈時，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． 3．【答案】C 【解析】從如圖所示的共振曲線可判斷出f驅(qū)與f固相差越大，受迫振動的振幅越?。籪驅(qū)與f固越接近，受迫振動的振幅越大．并可以從中看出f驅(qū)越接近f固，振幅的變化越慢．比較各組數(shù)據(jù)知f驅(qū)在50 Hz～60 Hz范圍內(nèi)時，振幅變化最小，因此50 Hz＜f固＜60 Hz，即C正確． 4．【答案】B、C 【解析】擺球應(yīng)選擇質(zhì)量大、體積小的小球，A項(xiàng)錯誤．開始計(jì)時的起點(diǎn)應(yīng)從平衡位置開始．此位置速度大，位置確定，誤差小，B項(xiàng)正確．計(jì)算周期時，應(yīng)用多個周期的累加時間，測時間時誤差小，

13、C項(xiàng)正確．測擺長時應(yīng)使擺線自然下垂，不能拉緊，這樣會使測得的擺長變長，誤差大，D項(xiàng)錯誤． 5．【答案】D 【解析】讓擺3振動，則其余三個擺做受迫振動，四個擺的周期相同，振幅不同，擺1的振幅最小，選項(xiàng)D正確． 6．【答案】A、B、C 【解析】受迫振動的頻率與固有頻率無關(guān)，但當(dāng)驅(qū)動力的頻率與物體固有頻率相等時，受迫振動的振幅最大，所以，可以根據(jù)物體做受迫振動的共振曲線判斷出物體的固有頻率．根據(jù)單擺振動周期公式，可以得到單擺固有頻率，根據(jù)圖像中f的信息可以推斷擺長或重力加速度的變化情況． 二、填空題 7．【答案】2.5；0.6 【解析】當(dāng)圓盤以0.4Hz的頻率勻速轉(zhuǎn)動，經(jīng)過

14、一段時間后，小球振動達(dá)到穩(wěn)定，是受迫振動，振動頻率等于驅(qū)動力的頻率，為0.4hz，故有；一個單擺的擺動頻率與球做阻尼振動的頻率相同，故為0.6Hz． 8．【答案】受迫 相等 共振 9．【答案】（1）擺線長0 擺球直徑d 完成全振動的次數(shù)n 完成n次全振動所用時間t （2）① 準(zhǔn)確 ②偏小 （3）圖像如圖所示． 9.86 m／s2 【解析】（1）本實(shí)驗(yàn)是利用單擺的周期得．即只要測出擺長和周期T就能求出當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭，而=0+d／2，T=t／n．顯然，本實(shí)驗(yàn)直接測量的物理量應(yīng)為：擺線長0、擺球直徑d、完成全振動的次數(shù)n以及完成n次全振動所用的時

15、間t．其公式為． （2）①若依據(jù)測量數(shù)據(jù)，作出T2-圖像，其斜率為k=T2／，而，故有．圖像函數(shù)式應(yīng)為，如果沒忘記測量d。則函數(shù)式應(yīng)寫為：，顯然圖像的斜率不變，所以加速度的測量值不變． ②若根據(jù)公式得，并計(jì)算加速度，如果沒忘記測量d，測量公式應(yīng)寫為．顯然忘記測量d后，測量值偏?。? （3）建立如圖所示坐標(biāo)系，并標(biāo)出適當(dāng)?shù)某叨?，依?jù)數(shù)學(xué)描點(diǎn)法畫出T2-圖像，則圖像的斜率大約為k=4.0．依據(jù)圖像求出重力加速度為． 10．【答案】（1）測擺長時漏掉了擺球半徑 （2）9.87 11．【答案】 三、解答題 12．【答案】見解析 【解析】設(shè)小球重心位置到小球頂

16、部的距離為0，則前后兩次擺長分別為1+0和2+0，分別代入單擺周期公式有，，聯(lián)立兩式，消去0得重力加速度為． 13．【答案】見解析 【解析】洗衣機(jī)震蕩最激烈時，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)動頻率相等時發(fā)生共振現(xiàn)象，即只要算出13 s時脫水缸的轉(zhuǎn)動頻率即可．由題可知脫水缸的轉(zhuǎn)速是隨時間均勻減小的，作出圖像可求得13 s時的轉(zhuǎn)速為n1。如圖，求得r／min，則頻率Hz=8.75 Hz。 14．【答案】見解析 【解析】懸線吊著的小球由于車輪在鋼軌接合處受到?jīng)_擊而擺動，顯然穩(wěn)定后擺球做受迫振動，在受迫振動中當(dāng)驅(qū)動力的頻率等于小球振動的固有頻率時發(fā)生共振，單擺振動的振幅最大，f驅(qū)=f固． 設(shè)鋼軌長為L，線長為． 即。。 15．【答案】見解析 【解析】本題考查的是用單擺測定重力加速度這個實(shí)驗(yàn)內(nèi)容中的擺長、周期概念，主要考查的是理解能力、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?、綜合分析能力．在A中單擺的擺長定義是懸點(diǎn)到擺球重心的距離，擺線長并不是擺長，擺長等于擺線長加上擺球半徑，擺球直徑可用游標(biāo)卡尺來測量．在B中擺球在某次通過最低點(diǎn)時，按下秒表開始計(jì)時，同時將此次作為第一次通過最低點(diǎn)，到60次停表時，實(shí)際是29.5個周期，周期T應(yīng)為。在C中應(yīng)改變擺長多測幾次，算出幾次測量的平均值，將g的平均值作為實(shí)驗(yàn)結(jié)果寫入報(bào)告中．