2019-2020學(xué)年高中物理 第一章 4 阻尼振動(dòng) 受迫振動(dòng)練習(xí)（含解析）教科版選修3-4

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1、4.阻尼振動(dòng)　受迫振動(dòng) 課時(shí)過關(guān)·能力提升 1.彈簧振子在振動(dòng)過程中振幅逐漸減小,這是由于(　　) A.振子開始振動(dòng)時(shí)振幅太小 B.在振動(dòng)過程中要不斷克服外界阻力做功,消耗能量 C.動(dòng)能和勢能相互轉(zhuǎn)化 D.振子的機(jī)械能逐漸轉(zhuǎn)化為內(nèi)能 解析:由于有阻力,振子的機(jī)械能減小,振幅減小,損失的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能. 答案:BD 2.下列說法中正確的是(　　) 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)的振幅越來越小 D.受迫振動(dòng)穩(wěn)定后的頻率與自身物理?xiàng)l件無關(guān) 解析:實(shí)際的自由振動(dòng),必須不斷克服外界阻力做功而消耗能量,振幅會(huì)逐漸減小,必然是阻

2、尼振動(dòng),故選項(xiàng)A、C正確.只有在周期性外力(驅(qū)動(dòng)力)的作用下,物體所做的振動(dòng)才是受迫振動(dòng),故選項(xiàng)B錯(cuò)誤.受迫振動(dòng)穩(wěn)定后的頻率由驅(qū)動(dòng)力頻率決定,與自身物理?xiàng)l件無關(guān),故選項(xiàng)D正確. 答案:ACD 3.下列振動(dòng),屬于受迫振動(dòng)的是(　　) A.用重錘敲擊一下懸吊著的鐘后,鐘的振動(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) 解析:受迫振動(dòng)是指在周期性驅(qū)動(dòng)力作用下的振動(dòng),故選項(xiàng)A、C、D都屬于自由振動(dòng),選項(xiàng)B屬于受迫振動(dòng). 答案:B 4.某振動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率為f0,在周期性驅(qū)動(dòng)力的作用下做受迫振動(dòng),驅(qū)

3、動(dòng)力的頻率為f.若驅(qū)動(dòng)力的振幅保持不變,下列說法正確的是(　　) A.當(dāng)ff0時(shí),該振動(dòng)系統(tǒng)的振幅隨f減小而增大 C.該振動(dòng)系統(tǒng)的振動(dòng)穩(wěn)定后,振動(dòng)的頻率等于f0 D.該振動(dòng)系統(tǒng)的振動(dòng)穩(wěn)定后,振動(dòng)的頻率等于f 解析:做受迫振動(dòng)的物體的振動(dòng)頻率等于驅(qū)動(dòng)力的頻率f,當(dāng)驅(qū)動(dòng)力的頻率等于振動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率f0時(shí),振幅最大.驅(qū)動(dòng)力的頻率f靠近振動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率f0時(shí)振幅增大;遠(yuǎn)離振動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率f0時(shí)振幅減小,故選項(xiàng)B、D正確. 答案:BD 5.一個(gè)彈簧振子做阻尼振動(dòng)的振動(dòng)圖像如圖所示,曲線上A、B兩點(diǎn)連線與橫軸平行,下列說法正確的是(　

4、　) A.振子在A時(shí)刻的動(dòng)能等于B時(shí)刻的動(dòng)能 B.振子在A時(shí)刻的勢能大于B時(shí)刻的勢能 C.振子在A時(shí)刻的機(jī)械能等于B時(shí)刻的機(jī)械能 D.振子在A時(shí)刻的機(jī)械能大于B時(shí)刻的機(jī)械能 解析:由于彈簧振子做阻尼振動(dòng),所以A時(shí)刻的機(jī)械能大于B時(shí)刻的機(jī)械能,選項(xiàng)C錯(cuò)誤,選項(xiàng)D正確;由于彈簧的彈性勢能與彈簧的形變量(即位移)有關(guān),AB的形變量相等,故勢能相等,所以選項(xiàng)B錯(cuò)誤;通過上述分析可知,振子在A時(shí)刻的動(dòng)能大于B時(shí)刻的動(dòng)能,選項(xiàng)A錯(cuò)誤. 答案:D 6.一洗衣機(jī)在正常工作時(shí)非常平穩(wěn),當(dāng)切斷電源后,發(fā)現(xiàn)洗衣機(jī)先是振動(dòng)越來越劇烈,然后振動(dòng)逐漸減弱.對(duì)這一現(xiàn)象,下列說法正確的是(　　) ①正常工

5、作時(shí),洗衣機(jī)波輪的運(yùn)轉(zhuǎn)頻率比洗衣機(jī)的固有頻率大;②正常工作時(shí),洗衣機(jī)波輪的運(yùn)轉(zhuǎn)頻率比洗衣機(jī)的固有頻率小;③正常工作時(shí),洗衣機(jī)波輪的運(yùn)轉(zhuǎn)頻率等于洗衣機(jī)的固有頻率;④當(dāng)洗衣機(jī)振動(dòng)最劇烈時(shí),波輪的運(yùn)轉(zhuǎn)頻率恰好等于洗衣機(jī)的固有頻率 A.① B.③ C.①④ D.②④ 解析:洗衣機(jī)切斷電源,波輪的轉(zhuǎn)動(dòng)逐漸慢下來,在某一小段時(shí)間內(nèi)洗衣機(jī)發(fā)生了強(qiáng)烈的振動(dòng),說明了此時(shí)波輪的運(yùn)轉(zhuǎn)頻率與洗衣機(jī)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)

6、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,則電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為多大? 解析:b鋼片振幅最大,則f驅(qū)=f固,所以電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為n=60r/s. 答案:60 r/s 8.火車在軌道上行駛時(shí),由于在鋼軌接頭處車輪受到撞擊而上下振動(dòng).如果防震彈簧每受104 N的力將被壓縮20 mm,而每根彈簧的實(shí)際負(fù)荷為5 000 kg,已知彈簧的振動(dòng)周期T=2πmk(k為彈簧的勁度系數(shù)),問車速為多大時(shí),列車振動(dòng)得最劇烈?(設(shè)鋼軌長為12.5 m,g取10 m/s2) 解析:由題意可知彈簧在做受迫振動(dòng),要使振動(dòng)最強(qiáng)烈,必然是彈簧發(fā)生共振,此時(shí)必須滿足f驅(qū)=f固(或T驅(qū)=T固). 根據(jù)題意知,防震彈簧的勁度系數(shù)為 k=Fx=1040.02N/m=5×105N/m 由于每根彈簧的實(shí)際負(fù)荷為m=5000kg,所以彈簧的固有周期為 T固=2πmk=2π50005×105s=0.2πs 當(dāng)振動(dòng)最強(qiáng)烈時(shí)有T驅(qū)=lv=12.5vs=0.2πs 故火車的速度為v≈12.50.2×3.14m/s≈19.9m/s. 答案:19.9 m/s 4