2018_2019学年高中物理第十一章机械振动第3节简谐运动的回复力和能量练习含解析新人教版选修3_4.docx

外力作用下的振动 ‎ (40分钟)‎ ‎1.自由摆动的秋千,摆动的振幅越来越小,下列说法正确的是(　　)‎ A.机械能守恒 B.能量正在消失 C.总能量守恒,机械能减小 D.只有动能和势能的相互转化 解析：可以把自由摆动的秋千看作做阻尼振动的模型。振动系统中的能量转化不只是系统内部动能和势能的相互转化,振动系统是一个开放系统,与外界时刻进行着能量交换,但总能量守恒。系统由于受到阻力,消耗系统能量,从而使振动的机械能不断减小。‎ 答案：C ‎2.‎ 如图所示,把两个弹簧振子悬挂在同一支架上,已知甲弹簧振子的固有频率为9 Hz,乙弹簧振子的固有频率为72 Hz。当支架在受到竖直方向且频率为9 Hz的驱动力作用下做受迫振动时,两个弹簧振子的振动情况是(　　)‎ A.甲的振幅较大,且振动频率为18 Hz B.甲的振幅较大,且振动频率为9 Hz C.乙的振幅较大,且振动频率为9 Hz D.乙的振幅较大,且振动频率为72 Hz 解析：根据受迫振动发生共振的条件可知,甲弹簧振子的振幅较大,因为甲弹簧振子的固有频率等于驱动力的频率,做受迫振动的物体的频率等于驱动力的频率,所以选项B正确。‎ 答案：B ‎3.‎ - 4 -‎ 研究单摆受迫振动规律时得到如图所示的共振曲线,下列说法正确的是(　　)‎ A.其纵坐标为位移 B.其横坐标为固有频率 C.单摆的固有周期为2 s D.图象的峰值表示单摆共振时的振幅 解析：共振曲线的纵坐标表示受迫振动的振幅,横坐标表示驱动力的频率,峰值表示驱动力频率等于固有频率时,发生共振的振幅。根据图象可知固有频率为0.5 Hz,故单摆的固有周期为2 s。‎ 答案：CD ‎4.‎ 导学号73884035用两根完全一样的弹簧和一根细线将甲、乙两滑块连在光滑的水平面上,线上有张力,甲的质量大于乙的质量,如图所示。当线突然断开后,两滑块都开始做简谐运动,在运动过程中(　　)‎ A.甲的振幅一定等于乙的振幅 B.甲的振幅一定小于乙的振幅 C.甲的最大速度一定大于乙的最大速度 D.甲的最大速度一定小于乙的最大速度 解析：两根弹簧完全相同,线未剪断时两弹簧所受拉力大小相等,伸长量相同,所以剪断线以后,甲、乙振幅相同,故选项A对,选项B错;又由于线未剪断时弹簧的弹性势能相同,所以甲、乙通过平衡位置时的动能相同,质量大的速度小,故选项C错,选项D对。‎ 答案：AD ‎5.下图是用来测量各种发动机转速的仪器的原理图。在一铁支架MN上焊有固有频率依次为80 Hz、60 Hz、40 Hz、20 Hz的四个钢片a、b、c、d,将M端与正在转动的电动机接触,发现b钢片振幅最大,则发动机的转速为　　　　。 ‎ - 4 -‎ 解析：由于四个钢片在发动机周期性驱动力作用下做受迫振动,当钢片的固有频率等于驱动力的频率时,发生共振,振幅最大。由题意可知,b振幅最大,则b处发生共振,此时发动机提供的驱动力频率等于b的固有频率60 Hz,则发动机的转速为60 r/s。‎ 答案：60 r/s ‎6.铺设铁轨时,每两根钢轨接缝处都必须留有一定的间隙,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。普通钢轨长为12.6 m,列车固有振动周期为0.315 s。下列说法错误的是(　　)‎ A.列车的危险速率为40 m/s B.列车过桥需要减速,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 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,所以列车的危险速率v=40 m/s,故选项A正确。列车过桥时减速是为了防止共振现象发生,故选项B正确。由v=LT知L增大时,T不变,v变大,故选项D正确。‎ 答案：C ‎7.导学号73884036把一个筛子用四根弹簧支起来,在筛子上安装一个电动偏心轮,它每转一周,给筛子一个驱动力,这样就做成了一个共振筛。筛子做自由振动时,完成10次全振动用时15 s。在某电压下,电动偏心轮的转速是36 r/min。已知增大电压可使偏心轮转速提高,增大筛子的质量可使筛子的固有周期增大。那么要使 筛子的振幅增大,下列做法正确的是(　　)‎ ‎　　　　　　　　　　　　　　　　‎ A.提高输入电压 B.降低输入电压 C.增大筛子质量 D.减小筛子质量 解析：在题设条件下,筛子振动的固有周期T固=‎15‎‎10‎ s=1.5 s,电动偏心轮的转动周期(对筛子来说是驱动力的周期)T驱=‎60‎‎36‎ s=1.67 s。要使筛子振幅增大,也就是使这两个周期值靠近,可采用 - 4 -‎ 两种做法:第一,提高输入电压,使偏心轮转得快一些,减小驱动力的周期;第二,增大筛子的质量,使筛子的固有周期增大。‎ 答案：AC ‎8.A、B两个弹簧振子,A的固有频率为f,B的固有频率为4f。若它们均在频率为3f的驱动力作用下做受迫振动,则(　　)‎ A.振子A的振动幅度较大,振动频率为f B.振子B的振动幅度较大,振动频率为3f C.振子A的振动幅度较大,振动频率为3f D.振子B的振动幅度较大,振动频率为4f 解析：做受迫振动的物体的频率等于驱动力的频率,物体的固有频率和驱动力的频率越接近的物体的振动幅度越大,故选项B正确。‎ 答案：B ‎9.‎ 导学号73884037有一根绷紧的水平绳上挂有5个双线摆,其中b摆摆球质量最大,另4个摆球质量相等,摆长关系为Lc>Lb=Ld>La>Le,如图所示。现将b摆垂直纸面向里拉开一微小角度,放手后让其振动,经过一段时间,其余各摆均振动起来,则达到稳定时(　　)‎ A.周期关系为Tc>Td>Ta>Te B.频率关系为fc=fd=fa=fe C.摆幅关系为Ac=Ad=Aa=Ae D.四个摆中,d的振幅最大,且Ae