高考物理選修知識點鞏固練習(xí)外力作用下的振動基礎(chǔ)

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1、 【鞏固練習(xí)】 一、選擇題 1．下列各種振動中，不是受迫振動的是（ ）． A．敲擊后的鑼面的振動 B．縫紉機針的振動 C．人挑擔(dān)子時，擔(dān)子上下振動 D．蜻蜓蝴蝶翅膀的振動 2．（2014 海淀區(qū)模擬）如圖所示，把兩個彈簧振子懸掛在同一支架上，已知甲彈簧振子的固有頻率為8Hz，乙彈簧振子的固有頻率為72Hz，當(dāng)支架在受到豎直方向且頻率為9Hz的驅(qū)動力作用下做受迫振動時，則兩個彈簧振子的振動情況是（??? ） A. 甲的振幅較大，且振動頻率為8Hz ??? B. 甲的振幅較大，且振動頻率為9Hz ??? C. 乙的振幅較

2、大，且振動頻率為9Hz ??? D. 乙的振幅較大，且振動頻率為72Hz 3．一單擺在空氣中振動，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．后一時刻的機械能一定小于前一時刻的機械能 4．一洗衣機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，洗衣機脫水桶運轉(zhuǎn)的頻率比洗衣機的固有頻率大 B．正常

3、工作時，洗衣機脫水桶的運轉(zhuǎn)頻率比洗衣機的固有頻率小 C．正常工作時，洗衣機脫水桶的運轉(zhuǎn)頻率等于洗衣機的固有頻率 D．當(dāng)洗衣機振動最劇烈時，脫水桶的運轉(zhuǎn)頻率恰好等于洗衣機的固有頻率 5．（2015 沈陽校級期中）一個單擺在地面上做受迫振動，其共振曲線(振幅A與驅(qū)動力頻率f的關(guān)系)如圖所示，則 (　　) A．此單擺的固有周期約為0.5 s B．此單擺的擺長約為1 m C．若擺長增大，單擺的固有頻率增大 D．若擺長增大，共振曲線的峰將向右移動 6．如圖所示，兩個質(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

4、平面內(nèi)擺動時，下列說法正確的是（ ）． A．兩擺的振動周期是相同的 B．當(dāng)兩擺的擺長相等時，m擺的振幅最大 C．懸掛M的豎直細(xì)線長度變化時，m的振幅不變 D．m擺的振幅可能超過M擺的振幅 二、填空題 7．如圖所示，是用來測量各種發(fā)動機轉(zhuǎn)速計的原理圖：在一鐵支架MN上焊有固有頻率依次為80 Hz、60 Hz、40 Hz、20 Hz的四個鋼片a、b、c、d，將M端與正在轉(zhuǎn)動的電動機接觸，發(fā)現(xiàn)b鋼片振幅最大，則電動機的轉(zhuǎn)速為________。 8．在接近收費口的道路上安裝了若干條突起于路面且

5、與行駛方向垂直的減速帶．減速帶間距為10 m，當(dāng)車輛經(jīng)過減速帶時會產(chǎn)生振動．若某汽車的固有頻率為1.25 Hz，則當(dāng)該車以________m／s的速度行駛在此減速區(qū)時顛簸得最厲害，我們把這種現(xiàn)象稱為________． 9．某同學(xué)在做“用單擺測定重力加速度”的實驗． 測擺長時測量結(jié)果如圖甲所示（擺線的另一端與刻度尺的零刻線對齊），擺長為________cm；然后用秒表記錄了單擺振動50次所用的時間如圖乙所示，秒表讀數(shù)為________s。 10．利用單擺測重力加速度的實驗中，測出的單擺角度小于10°時完成n次全振動的時間為t，用毫米刻度尺測得擺

6、線長為，用螺旋測微器測得擺球的直徑為d． （1）用上述物理量和符號寫出測重力加速度的一般表達(dá)式g=________。 （2）實驗中有同學(xué)發(fā)現(xiàn)他測的重力加速度值總是偏大，其原因可能是（ ）． A．實驗室在高山上，高出海平面太高 B．單擺所用擺球太重 C．測出n次全振動的時間t，誤作為（n+1）次全振動時間進(jìn)行計算 D．以擺線長與擺球直徑之和作為擺長來計算 11．在用單擺測重力加速度的實驗中； （1）實驗中，應(yīng)選用下列哪些器材為好？ ①1米長細(xì)線 ②1米長粗線 ③10厘米長細(xì)線 ④泡沫塑料小球 ⑤小

7、鐵球 ⑥1／10秒刻度停表 ⑦時鐘 ⑧厘米刻度米尺 ⑨毫米刻度米尺 答：________________． （2）實驗中，測出不同擺長對應(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，有一軍隊齊步過橋，軍人每跨一步距離為0.8 m．當(dāng)行走速度為________m／s時，會對橋的安全造成威脅． 三、解答題 13．（2015 福州校級期末）在本校實驗室中有個實驗儀器

8、如圖甲所示，五個擺懸掛于同一根繃緊的水平繩上。如圖乙所示是E單擺做受迫振動時的共振曲線，它表示振幅與驅(qū)動力的頻率的關(guān)系。問：（擺角不超過5°，重力加速度g取π2） （1）先讓A、B、C、D其中的哪一個擺擺動起來，E單擺的振動最為劇烈 （2）E單擺的擺長的大小 14．據(jù)說意大利男高音歌唱家帕瓦羅締在一次晚會上高歌一曲時，把他面前的玻璃杯震碎了，請分析其中的原因． 15．洗衣機脫水缸正常工作時，轉(zhuǎn)速為2800 r／min，脫水后由切斷電源到電動機停止轉(zhuǎn)動的時間為16 s．實際發(fā)現(xiàn)13 s左右時，洗衣機震蕩最為激烈，若切斷電源后轉(zhuǎn)速是隨時間均勻減小的，則洗衣機振動的固有

9、頻率大約是多少？ 【答案與解析】 一、選擇題 1．【答案】A 2．【答案】B 【解析】支架在受到豎直方向且頻率為9Hz的驅(qū)動力作用下做受迫振動，甲乙兩個彈簧振子都做受迫振動，他們振動的頻率都等于驅(qū)動力的頻率9Hz，由于甲的頻率接近于驅(qū)動力的頻率，所以甲的振幅較大，故B正確，A、C、D錯誤 3．【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械能逐漸轉(zhuǎn)化為其他形式的能，即機械能逐漸減小，但后一時刻的動能或勢能不一定比前一時刻小，故A、D兩項正確． 4．【答案】A、D 【解析】切斷電源后脫水桶的轉(zhuǎn)速越來越小，即脫水桶的運轉(zhuǎn)頻率越來越小

10、，由題意，當(dāng)洗衣機脫水桶正常工作時，非常穩(wěn)定，可知，正常工作時頻率大于洗衣機的固有頻率，故A項正確．當(dāng)振動最劇烈時，洗衣機發(fā)生了共振，即脫水桶運轉(zhuǎn)頻率等于洗衣機固有頻率，D項正確． 5．【答案】B 【解析】由共振曲線知此單擺的固有頻率為0.5 Hz，固有周期為2 s；再由，得此單擺的擺長約為1 m；若擺長增大，單擺的固有周期增大，固有頻率減小，則共振曲線的峰將向左移動 6．【答案】A、B、D 【解析】M擺動時，m擺做受迫振動，穩(wěn)定后，m擺振動周期應(yīng)等于驅(qū)動力的周期，即等于M擺的周期，故A項正確．當(dāng)m擺長與M擺長相等時，兩者的固有周期相等，而M擺的固有周期就是使m做受迫振動的驅(qū)動力周

11、期，可見m擺處于共振狀態(tài)。B項正確．M擺長發(fā)生變化。就是使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，這樣兩個周期差別就發(fā)生了變化，因而m的振幅也發(fā)生了變化，C項錯誤．單擺振動的能量不僅與振幅有關(guān)，還跟振動系統(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項正確．綜上所述，正確答案是A、B、D三項． 二、填空題 7．【答案】60 r／s 【解析】由于四個鋼片在電動機周期性驅(qū)動力作用下做受迫振動，且當(dāng)鋼片的固有頻率等于驅(qū)動力的頻率時，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，此時電動機提供的驅(qū)動力頻率等于6的固

12、有頻率60 Hz，則電動機的轉(zhuǎn)速為60 r／s． 8．【答案】12.5 共振 9．【答案】99.80 100.6 【解析】擺長應(yīng)是懸點到球心的距離，故擺長為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兩點坐標(biāo)可求得，故． 12．【答案】6 【解析】當(dāng)f驅(qū)=f固=7.5 Hz時，會發(fā)生共振現(xiàn)象，對橋的安

13、全造成威脅，由，可得v=6 m／s． 三、解答題 13．【答案】（1）A；（2）1m 【解析】（1）由圖甲可知，E與A是擺長相等的，根據(jù)共振的條件可知，所以讓A擺擺動起來，E單擺的振動最為劇烈。 （2）由乙圖可知，當(dāng)驅(qū)動力的頻率等于0.5Hz時，E的振幅最大，所以E擺的固有頻率為0.5Hz，固有周期 根據(jù)單擺的周期公式，代入數(shù)據(jù)得：L=1m 14．【答案】見解析 【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】見解析 【解析】洗衣機震蕩最激烈時，是發(fā)生共振現(xiàn)象，即洗衣機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。