《外力作用下的振動(dòng)》同步練習(xí)1

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1、外力作用下的振動(dòng)同步練習(xí)課前預(yù)習(xí)練1 .如果振動(dòng)系統(tǒng)不受 的作用，此時(shí)的振動(dòng)叫做固有振動(dòng)，其振動(dòng)頻率稱為 ,它是由 決定的，相應(yīng)地周期叫2 .振動(dòng)系統(tǒng)在振動(dòng)過程中由于受到 作用，而不斷損失機(jī)械能，致使 不斷減小，這種振動(dòng) 叫做 振動(dòng).3 .振動(dòng)系統(tǒng)在 性外力作用下，得到了能量補(bǔ)償，使振動(dòng)持續(xù)下去，這種外力叫 力，系統(tǒng)在 力作用下的振動(dòng)叫做 振動(dòng)，受迫振動(dòng)的頻率與系統(tǒng)的固有頻率 關(guān)而等于 的頻率，當(dāng)驅(qū)動(dòng)力的頻率 系統(tǒng)的固有 頻率時(shí)，受迫振動(dòng)的振幅最大，這種現(xiàn)象叫做 .4 .做阻尼振動(dòng)的振子哪些物理量在減?。ǎ〢.機(jī)械能B.振幅 C.周期D.頻率5 .下列說法正確的是（）A.只有受迫振動(dòng)才能發(fā)生共

2、振現(xiàn)象B. 一切振動(dòng)都能發(fā)生共振現(xiàn)象C.只要振動(dòng)受到阻力，它一定做阻尼振動(dòng)D.若振動(dòng)受到阻力，它也可能做無阻尼振動(dòng)6 .如圖1所示，曲軸上懸掛一彈簧振子， 轉(zhuǎn)動(dòng)搖把，曲軸可以帶動(dòng)彈簧振子上下振動(dòng).開始時(shí)不轉(zhuǎn)動(dòng)搖把，讓振子上下自由振動(dòng)，測(cè)得振動(dòng)頻率為2 Hz,然后勻速轉(zhuǎn)動(dòng)搖把，轉(zhuǎn)速為240 r/min,當(dāng)振子振動(dòng)穩(wěn)定后，它的振動(dòng)周期為 （）A 1口1D. 4 sA. 2 sB.4 sC. 2 s7 .一根張緊的繩上懸掛著 4個(gè)單擺，a和d擺長相等，其余各擺擺長不等，如圖2所示, 使d擺開始振動(dòng)，則其余三擺的振動(dòng)情況是（）A. a擺的振幅最大B. c擺的振幅最大C. c擺的振幅、周期最大，b擺的振

3、動(dòng)周期最小D. a、b、c三擺的振動(dòng)周期均等于 d擺的振動(dòng)周期課堂探究練概念規(guī)律練】知識(shí)點(diǎn)一對(duì)阻尼振動(dòng)的理解1 .一單擺做阻尼振動(dòng)，則在振動(dòng)過程中（）A.振幅越來越小，周期也越來越小B.振幅越來越小，周期不變C.在振動(dòng)過程中，通過某一位置時(shí)，機(jī)械能始終不變D.振動(dòng)過程中，機(jī)械能不守恒，周期不變2.如圖3所示是單擺做阻尼振動(dòng)的振動(dòng)圖線，下列說法中正確的是()圖3A.擺球 B.擺球 C.擺球 D.擺球 知識(shí)點(diǎn)二A時(shí)刻的動(dòng)能等于 B時(shí)刻的動(dòng)能A時(shí)刻的勢(shì)能等于 B時(shí)刻的勢(shì)能A時(shí)刻的機(jī)械能等于 B時(shí)刻的機(jī)械能A時(shí)刻的機(jī)械能大于 B時(shí)刻的機(jī)械能受迫振動(dòng)和共振3 .如圖4所示是用來測(cè)量各種電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速計(jì)的原理

4、圖.在同一鐵支架 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，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為多大？(2)四個(gè)鋼片a、b、c、d的振動(dòng)頻率分別是 、4 .如圖5為單擺在兩次受迫振動(dòng)中的共振曲線，則下列說法正確的是J A/cm口 0.20.40.6圖5li ： 12=25 ： 4A.若兩次受迫振動(dòng)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(dòng)是在地球上同一地點(diǎn)進(jìn)行，則兩次擺長之比C.圖線n若是在地面上完成的，則該擺擺長約為1 mD.若擺長均為1 m,則圖線I是在地面上

5、完成的方法技巧練利用共振趨利避害5 .如圖6所示，為共振篩的示意圖，把篩子用四根彈簧支起， 在篩架上安裝一個(gè)偏心輪, 就形成了共振篩，請(qǐng)解釋共振篩的工作原理.偏心輪救于圖66 .支撐列車車廂的彈簧固有頻率為2 Hz,若列車行駛在每根長為 12.5 m的鐵軌連成的鐵道上，則當(dāng)列車運(yùn)行速度多大時(shí)，車廂振動(dòng)的劇烈程度最大？課后鞏固練1 .一單擺在空氣中振動(dòng)，振幅逐漸減小，下列說法正確的是（）A .振動(dòng)的機(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2 .下列說法正確的是（）A.某物體做自由振動(dòng)

6、時(shí)，其振動(dòng)頻率與振幅無關(guān)B.某物體做受迫振動(dòng)時(shí)，其振動(dòng)頻率與固有頻率無關(guān)C.某物體發(fā)生共振時(shí)的頻率等于其自由振動(dòng)的頻率D.某物體發(fā)生共振時(shí)的振動(dòng)就是無阻尼振動(dòng)3 .下列振動(dòng)中屬于受迫振動(dòng)的是 （）A.用重錘敲擊一下懸吊著的鐘后，鐘的擺動(dòng)B.打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接通電源后，振針的振動(dòng)C.小孩睡在自由擺動(dòng)的吊床上，小孩隨著吊床一起擺動(dòng)D.彈簧振子在豎直方向上沿上下方向振動(dòng)4 .下列說法正確的是（）A.實(shí)際的自由振動(dòng)必然是阻尼振動(dòng)B.在外力作用下的振動(dòng)是受迫振動(dòng)C.阻尼振動(dòng)的振幅可以保持不變D.受迫振動(dòng)穩(wěn)定后的頻率與自身物理?xiàng)l件有關(guān)5 .把一個(gè)篩子用四根彈簧支起來，篩子上裝一個(gè)電動(dòng)偏心輪， 它每轉(zhuǎn)一周給篩子一

7、個(gè)驅(qū)動(dòng)力，這就做成了一個(gè)共振篩，篩子在做自由振動(dòng)時(shí)，20 s內(nèi)完成了 10次全振動(dòng).在某電壓下電動(dòng)偏心輪轉(zhuǎn)速是 36 r/min,已知如果增大電壓可以使偏心輪轉(zhuǎn)速提高；增加篩子質(zhì)量，可以增大篩子的固有周期， 那么，要使篩子的振幅增大，下列做法正確的是（）A.提高輸入電壓B.降低輸入電壓C .增加篩子質(zhì)量D .減少篩子質(zhì)量6 .部隊(duì)經(jīng)過橋梁時(shí)，規(guī)定不許齊步走，登山運(yùn)動(dòng)員登高山時(shí)，不許高聲叫喊，主要原因 是（）A.減輕對(duì)橋的壓力，避免產(chǎn)生回聲B.減少對(duì)橋、雪山的沖量C.避免使橋、使雪山發(fā)生共振D.使橋受到的壓力更不均勻，使登山運(yùn)動(dòng)員耗散能量減少7,正在運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)器，當(dāng)其飛輪以角速度5勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，機(jī)器

8、的振動(dòng)并不強(qiáng)烈，切斷電源，飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)逐漸慢下來，在某一小段時(shí)間內(nèi)機(jī)器卻發(fā)生了強(qiáng)烈的振動(dòng)，此后飛輪轉(zhuǎn) 速繼續(xù)變慢，機(jī)器的振動(dòng)也隨之減弱.在機(jī)器停下來之后若重新啟動(dòng)機(jī)器，使飛輪轉(zhuǎn)動(dòng) 的角速度從零較緩慢地增大到 30,在這一過程中（ ）A.機(jī)器不一定會(huì)發(fā)生強(qiáng)烈振動(dòng)B.機(jī)器一定會(huì)發(fā)生強(qiáng)烈的振動(dòng)C.若機(jī)器發(fā)生強(qiáng)烈振動(dòng)，強(qiáng)烈振動(dòng)發(fā)生在飛輪的角速度為30時(shí)D.若機(jī)器發(fā)生強(qiáng)烈振動(dòng)，強(qiáng)烈振動(dòng)發(fā)生時(shí)飛輪的角速度肯定小于題號(hào)1234567答案8.如圖7所示是一彈簧振子做受迫振動(dòng)時(shí)的振幅與驅(qū)動(dòng)力頻率的關(guān)系，由圖可知（）A.驅(qū)動(dòng)力的頻率為f2時(shí)，振子處于共振狀態(tài)B.驅(qū)動(dòng)力的頻率為f3時(shí)，振子的振動(dòng)頻率為 f3C.假如讓

9、振子自由振動(dòng)，它的頻率為f2D.振子做自由振動(dòng)時(shí)，頻率可以為fl、f2和f39 .任何物體都有一定的固有頻率， 如果把人作為一個(gè)整體來看， 在水平方向的固有頻率 約為36 Hz,豎直方向的固有頻率約為 48 Hz,拖拉機(jī)駕駛員、風(fēng)鎬、風(fēng)鏟、挪釘機(jī) 等操作工在工作時(shí)將做 振動(dòng)，這時(shí)若操作工的振動(dòng)頻率跟振源的頻率就會(huì)對(duì)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)部門做出規(guī)定，用手操作的各類振動(dòng)機(jī)械的頻率必須大于20 Hz,這是為了防止 所造成的危害.10 .如圖8所示，輕直桿 OC的中點(diǎn)懸掛一個(gè)彈簧振子，其固有頻率為 2 Hz.桿的。端 有固定有光滑軸，C端下邊由凸輪支持，凸輪繞其軸轉(zhuǎn)動(dòng)，

10、轉(zhuǎn)速為 n.當(dāng)n從0逐漸增大到5轉(zhuǎn)/秒過程中，振子 M的振幅變化情況將是 .當(dāng)n =轉(zhuǎn)/秒時(shí)振幅最大.若轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在 5轉(zhuǎn)/秒，M的振動(dòng)周期是 .11 .如圖9所示是一個(gè)單擺的共振曲線.（1）若單擺所處環(huán)境的重力加速度g取9.8 m/s2,試求此擺的擺長.（2）若將此單擺移到高山上，共振曲線的峰將怎樣移動(dòng)？12 .汽車的質(zhì)量一般支撐在固定于軸承上的若干彈簧上，彈簧的等效勁度系數(shù)1.5X 105 N/m.汽車開動(dòng)時(shí)，在振幅較小的情況下，其上下自由振動(dòng)的頻率滿足（l為彈簧的壓縮長度）.若人體可以看成一個(gè)彈性體，其固有頻率約為2 Hz,已知汽車的質(zhì)量為600 kg,每個(gè)人的質(zhì)量為 70 kg,則這輛車

11、乘坐幾個(gè)人時(shí)，人感覺到最難受？（已知 2=10, g 取 10 m/s2）第5節(jié)外力作用下的振動(dòng)1. 外力固有頻率系統(tǒng)本身的性質(zhì) 固有周期2. 阻力振幅阻尼3. 周期驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)受迫無驅(qū)動(dòng)力等于共振4. AB5. AD 發(fā)生共振的條件是f固=驅(qū)，所以A對(duì)，B錯(cuò)；無阻尼振動(dòng)是振幅不變的振動(dòng).當(dāng)系統(tǒng)受到阻力時(shí)，若外界能夠補(bǔ)充能量，則也可能做無阻尼振動(dòng)，故 C錯(cuò)，D對(duì)，正確選項(xiàng)為 A、D.6. B 受迫振動(dòng)的周期等于驅(qū)動(dòng)力的周期，故T = 240 s=4 s-7. AD a、b、c三個(gè)單擺都在驅(qū)動(dòng)力的作用下做受迫振動(dòng)，驅(qū)動(dòng)力白頻率（周期）即為d擺的固有頻率（周期），所以四個(gè)擺的振動(dòng)頻率（周期）都相等，即

12、為d擺的固有頻率（周期），故選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確.當(dāng)驅(qū)動(dòng)力的頻率等于物體的固有頻率時(shí)，振幅最大，由于 a擺和d擺 擺長相等即固有頻率相等，a擺達(dá)到共振，振幅最大，故選項(xiàng) A正確，B錯(cuò)誤.課堂探究練1. BD 該題考查阻尼振動(dòng)的能量和周期.因單擺做阻尼振動(dòng)，所以振幅越來越小，機(jī) 械能越來越小.振動(dòng)周期不變，只是比單擺的固有周期大.點(diǎn)評(píng) 阻尼振動(dòng)的周期是不變的，但它不等于固有周期，由于阻力的作用，它比固有周 期大.2. BD 該題考查阻尼振動(dòng)的圖象以及能量的轉(zhuǎn)化關(guān)系.在單擺振動(dòng)過程中，因不斷克 服空氣阻力做功使機(jī)械能能逐漸轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故C錯(cuò)，D對(duì)；雖然單擺總的機(jī)械能在逐漸減小，但在振動(dòng)過程中動(dòng)能和勢(shì)

13、能仍不斷地相互轉(zhuǎn)化.由于 A、B兩時(shí)刻，單擺的位移相等， 所以勢(shì)能相等，但動(dòng)能不相等，A錯(cuò)，B對(duì).點(diǎn)評(píng) 機(jī)械能E等于動(dòng)能Ek和勢(shì)能Ep之和，即E=Ek+Ep.阻尼振動(dòng)中，E減小，但動(dòng) 能和勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化.當(dāng) Ep相等時(shí)，Ek不相等，而從振動(dòng)圖象上，可以確定Ep的關(guān)系.3. （1）60 r/s （2）60 Hz、60 Hz、60 Hz、60 Hz解析（1）b鋼片發(fā)生了共振，由共振發(fā)生的條件可知f驅(qū)=固，因此電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率為60 Hz,即轉(zhuǎn)速為 60 r/s.（2）四個(gè)鋼片a、b、c、d都是做受迫振動(dòng)，其振動(dòng)頻率與固有頻率無關(guān)，都等于驅(qū)動(dòng)力 的頻率，即都等于電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率60 Hz.點(diǎn)評(píng) 做受迫

14、振動(dòng)的物體，其振動(dòng)周期等于驅(qū)動(dòng)力的周期，與本身的固有周期無關(guān).4. ABC 圖線中振幅最大處對(duì)應(yīng)的頻率應(yīng)與做受迫振動(dòng)的單擺的固有頻率相等，從圖 線上可以看出，兩擺固有頻率fi = 0.2 Hz, fn= 0.5 Hz.根據(jù)周期公式可得f = 1= ； %收T 2 k l l當(dāng)兩擺在月球和地球上分別做受迫振動(dòng)且擺長相等時(shí)， g越大，f越大，所以gngi,由 于月球上的重力加速度比地球上的小， 所以圖線I表示月球上單擺的共振曲線，選項(xiàng)A正確； 若兩次受迫振動(dòng)是在地球上同一地點(diǎn)進(jìn)行，則g相同，兩次擺長之比L ： h = 4 : 4=25,所fi P 4以B正確；圖線n若是在地面上完成的， 將g= 9

15、.8 m/s2、fu=0.5 Hz,代入式可得 上如， 所以C正確，D錯(cuò)誤.故應(yīng)選A、B、C.點(diǎn)評(píng) 發(fā)生共振的條件是f驅(qū)=f固，此時(shí)振動(dòng)的振幅最大， 因此可以從共振曲線上找出物 體振動(dòng)的固有頻率.5. 見解析解析偏心輪在電動(dòng)機(jī)的帶動(dòng)下發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)， 適當(dāng)調(diào)節(jié)偏心輪的轉(zhuǎn)速（通過調(diào)整所加電壓來 實(shí)現(xiàn)），可以使篩子受到的驅(qū)動(dòng)力的頻率接近篩子的固有頻率，這時(shí)篩子發(fā)生共振， 有顯著的振幅，這樣就提高了篩除雜物的效率.6. 25 m/s解析 列車運(yùn)行時(shí)，車輪每通過相鄰兩根鐵軌的連接處時(shí)，就會(huì)受到一次撞擊.所以車 廂和彈簧構(gòu)成的振動(dòng)系統(tǒng)，在這種周期性變化的撞擊力驅(qū)動(dòng)力的作用下做受迫振動(dòng).驅(qū)動(dòng)力的周期為l/v,由

16、共振條件，當(dāng)f=； = f固=2 Hz時(shí)，列車車廂發(fā)生共振，解得v=fl,=25m/s.方法總結(jié) （1）當(dāng)所研究的問題涉及生活中的共振實(shí)例時(shí)，要弄清楚誰充當(dāng)驅(qū)動(dòng)力，進(jìn)一 步找出驅(qū)動(dòng)力的頻率，然后根據(jù)要求回答相關(guān)問題.（2）生活中共振現(xiàn)象的實(shí)例很多，有的有益，有的有害.當(dāng)我們利用共振時(shí)，應(yīng)使驅(qū)動(dòng)力 的頻率盡量接近系統(tǒng)的固有頻率；當(dāng)防止共振時(shí)，應(yīng)使驅(qū)動(dòng)力的頻率盡量遠(yuǎn)離系統(tǒng)的固有頻 率.課后鞏固練1. AD 單擺振動(dòng)過程中，會(huì)不斷克服空氣阻力做功使機(jī)械能逐漸轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，A、D對(duì)；雖然單擺總的機(jī)械能在逐漸減少，但在振動(dòng)過程中動(dòng)能和勢(shì)能仍不斷地相互轉(zhuǎn)化.動(dòng)能 轉(zhuǎn)化為勢(shì)能時(shí)，動(dòng)能逐漸減少，勢(shì)能逐漸增加，而

17、勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能時(shí)，勢(shì)能逐漸減少，動(dòng)能逐漸增加，所以不能斷言后一時(shí)刻的動(dòng)能（或勢(shì)能）一定小于前一時(shí)刻的動(dòng)能（或勢(shì)能）.故B、2. ABC3. B 受迫振動(dòng)是振動(dòng)物體在驅(qū)動(dòng)力作用下的運(yùn)動(dòng)，故只有 B對(duì)，C是阻尼振動(dòng)，D 是簡諧運(yùn)動(dòng).4. A 實(shí)際的自由振動(dòng)必須不斷克服外界阻力（如空氣等）做功而消耗能量，振幅會(huì)逐漸減小，所以選項(xiàng) A正確；只有在驅(qū)動(dòng)力（周期性）作用下的振動(dòng)才是受迫振動(dòng)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；阻尼振動(dòng)的振幅一定越來越小，所以選項(xiàng)C錯(cuò)；受迫振動(dòng)穩(wěn)定時(shí)的頻率由驅(qū)動(dòng)力頻率決定，與自身因素?zé)o關(guān)，選項(xiàng) D錯(cuò)誤.，一1一，一,5. BD 篩子的固有頻率 f固=2 Hz=0.5 Hz,偏心輪的轉(zhuǎn)速 n=36

18、r/min =0.6 r/s,故 f驅(qū)= 0.6 Hz,可見f固f驅(qū)，由共振條件可知，要增大篩子做受迫振動(dòng)的振幅，就要使 f固與f 驅(qū)盡量接近，可降低輸入電壓，以降低 f驅(qū)，B正確；也可以減小篩子質(zhì)量，使 T固減小，f固 增大，D正確.6. C 部隊(duì)過橋時(shí)若齊步走會(huì)給橋梁施加周期性外力，容易使橋的振動(dòng)幅度增加，即 發(fā)生共振，造成橋梁倒塌；登山運(yùn)動(dòng)員登高山時(shí)高聲叫喊，聲波容易引發(fā)雪山共振而發(fā)生雪 崩，故應(yīng)選C.7. BD8. ABC 由圖象知，當(dāng)驅(qū)動(dòng)力頻率為f2時(shí)，振子的振幅最大，可確定振子的固有頻率為f2,當(dāng)振子自由振動(dòng)時(shí)其頻率為固有頻率，故選項(xiàng) A、C正確，D錯(cuò)誤；由受迫振動(dòng)的特 點(diǎn)可知選項(xiàng)

19、B正確.9. 受迫相等共振10. 先增大后減小2 0.2 s解析 因?yàn)閒固=2 Hz,而驅(qū)動(dòng)力頻率f從0增加到5 Hz,當(dāng)ff固時(shí)，發(fā)生共振，振 幅最大.11. （1）2.8 m （2）向左移動(dòng)解析 （1）由圖象知，單擺的固有頻率f=0.3 Hz.由f=：2得 l = yg =斐. n M m= 2.8 m4 uf4X 3.14 X 0.3化）由f = 2h/知，單擺移動(dòng)到高山上，重力加速度g減小，其固有頻率減小，故共振曲線的峰將向左移動(dòng).12. 5 人解析 當(dāng)人的固有頻率與彈簧振動(dòng)的頻率相等時(shí)即達(dá)到共振，此時(shí)人感覺最難受，則f=2 Ag= 2 Hz，解得l = 116 m.對(duì)汽車和所有的人受力分析有：kl=（M+nm）g,得n =4.8= 5（人）.