《外力作用下的振動》同步練習(xí)1

外力作用下的振動同步練習(xí)課前預(yù)習(xí)練1 .如果振動系統(tǒng)不受 的作用，此時的振動叫做固有振動，其振動頻率稱為 ,它是由 決定的，相應(yīng)地周期叫2 .振動系統(tǒng)在振動過程中由于受到 作用，而不斷損失機械能，致使 不斷減小，這種振動 叫做 振動.3 .振動系統(tǒng)在 性外力作用下，得到了能量補償，使振動持續(xù)下去，這種外力叫 力，系統(tǒng)在 力作用下的振動叫做 振動，受迫振動的頻率與系統(tǒng)的固有頻率 關(guān)而等于 的頻率，當(dāng)驅(qū)動力的頻率 系統(tǒng)的固有 頻率時，受迫振動的振幅最大，這種現(xiàn)象叫做 .4 .做阻尼振動的振子哪些物理量在減?。ǎ〢.機械能B.振幅 C.周期D.頻率5 .下列說法正確的是（）A.只有受迫振動才能發(fā)生共振現(xiàn)象B. 一切振動都能發(fā)生共振現(xiàn)象C.只要振動受到阻力，它一定做阻尼振動D.若振動受到阻力，它也可能做無阻尼振動6 .如圖1所示，曲軸上懸掛一彈簧振子， 轉(zhuǎn)動搖把，曲軸可以帶動彈簧振子上下振動.開始時不轉(zhuǎn)動搖把，讓振子上下自由振動，測得振動頻率為2 Hz,然后勻速轉(zhuǎn)動搖把，轉(zhuǎn)速為240 r/min,當(dāng)振子振動穩(wěn)定后，它的振動周期為 （）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，則其余三擺的振動情況是（）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擺的振動周期最小D. a、b、c三擺的振動周期均等于 d擺的振動周期課堂探究練概念規(guī)律練】知識點一對阻尼振動的理解1 .一單擺做阻尼振動，則在振動過程中（）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.在振動過程中，通過某一位置時，機械能始終不變D.振動過程中，機械能不守恒，周期不變2.如圖3所示是單擺做阻尼振動的振動圖線，下列說法中正確的是()圖3A.擺球 B.擺球 C.擺球 D.擺球 知識點二A時刻的動能等于 B時刻的動能A時刻的勢能等于 B時刻的勢能A時刻的機械能等于 B時刻的機械能A時刻的機械能大于 B時刻的機械能受迫振動和共振3 .如圖4所示是用來測量各種電動機轉(zhuǎn)速計的原理圖.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，電動機的轉(zhuǎn)速為多大？(2)四個鋼片a、b、c、d的振動頻率分別是 、4 .如圖5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J A/cm口 0.20.40.6圖5li ： 12=25 ： 4A.若兩次受迫振動分別在月球上和地球上進行，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進行，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， 在篩架上安裝一個偏心輪, 就形成了共振篩，請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)列車運行速度多大時，車廂振動的劇烈程度最大？課后鞏固練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 .振動的機械能逐漸轉(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2 .下列說法正確的是（）A.某物體做自由振動時，其振動頻率與振幅無關(guān)B.某物體做受迫振動時，其振動頻率與固有頻率無關(guān)C.某物體發(fā)生共振時的頻率等于其自由振動的頻率D.某物體發(fā)生共振時的振動就是無阻尼振動3 .下列振動中屬于受迫振動的是 （）A.用重錘敲擊一下懸吊著的鐘后，鐘的擺動B.打點計時器接通電源后，振針的振動C.小孩睡在自由擺動的吊床上，小孩隨著吊床一起擺動D.彈簧振子在豎直方向上沿上下方向振動4 .下列說法正確的是（）A.實際的自由振動必然是阻尼振動B.在外力作用下的振動是受迫振動C.阻尼振動的振幅可以保持不變D.受迫振動穩(wěn)定后的頻率與自身物理條件有關(guān)5 .把一個篩子用四根彈簧支起來，篩子上裝一個電動偏心輪， 它每轉(zhuǎn)一周給篩子一個驅(qū)動力，這就做成了一個共振篩，篩子在做自由振動時，20 s內(nèi)完成了 10次全振動.在某電壓下電動偏心輪轉(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 .部隊經(jīng)過橋梁時，規(guī)定不許齊步走，登山運動員登高山時，不許高聲叫喊，主要原因 是（）A.減輕對橋的壓力，避免產(chǎn)生回聲B.減少對橋、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，使登山運動員耗散能量減少7,正在運轉(zhuǎn)的機器，當(dāng)其飛輪以角速度5勻速轉(zhuǎn)動時，機器的振動并不強烈，切斷電源，飛輪的轉(zhuǎn)動逐漸慢下來，在某一小段時間內(nèi)機器卻發(fā)生了強烈的振動，此后飛輪轉(zhuǎn) 速繼續(xù)變慢，機器的振動也隨之減弱.在機器停下來之后若重新啟動機器，使飛輪轉(zhuǎn)動 的角速度從零較緩慢地增大到 30,在這一過程中（ ）A.機器不一定會發(fā)生強烈振動B.機器一定會發(fā)生強烈的振動C.若機器發(fā)生強烈振動，強烈振動發(fā)生在飛輪的角速度為30時D.若機器發(fā)生強烈振動，強烈振動發(fā)生時飛輪的角速度肯定小于題號1234567答案8.如圖7所示是一彈簧振子做受迫振動時的振幅與驅(qū)動力頻率的關(guān)系，由圖可知（）A.驅(qū)動力的頻率為f2時，振子處于共振狀態(tài)B.驅(qū)動力的頻率為f3時，振子的振動頻率為 f3C.假如讓振子自由振動，它的頻率為f2D.振子做自由振動時，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,拖拉機駕駛員、風(fēng)鎬、風(fēng)鏟、挪釘機 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)部門做出規(guī)定，用手操作的各類振動機械的頻率必須大于20 Hz,這是為了防止 所造成的危害.10 .如圖8所示，輕直桿 OC的中點懸掛一個彈簧振子，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，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)/秒時振幅最大.若轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在 5轉(zhuǎn)/秒，M的振動周期是 .11 .如圖9所示是一個單擺的共振曲線.（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？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.汽車開動時，在振幅較小的情況下，其上下自由振動的頻率滿足（l為彈簧的壓縮長度）.若人體可以看成一個彈性體，其固有頻率約為2 Hz,已知汽車的質(zhì)量為600 kg,每個人的質(zhì)量為 70 kg,則這輛車乘坐幾個人時，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)動驅(qū)動受迫無驅(qū)動力等于共振4. AB5. AD 發(fā)生共振的條件是f固=驅(qū)，所以A對，B錯；無阻尼振動是振幅不變的振動.當(dāng)系統(tǒng)受到阻力時，若外界能夠補充能量，則也可能做無阻尼振動，故 C錯，D對，正確選項為 A、D.6. B 受迫振動的周期等于驅(qū)動力的周期，故T = 240 s=4 s-7. AD a、b、c三個單擺都在驅(qū)動力的作用下做受迫振動，驅(qū)動力白頻率（周期）即為d擺的固有頻率（周期），所以四個擺的振動頻率（周期）都相等，即為d擺的固有頻率（周期），故選項C錯誤，D正確.當(dāng)驅(qū)動力的頻率等于物體的固有頻率時，振幅最大，由于 a擺和d擺 擺長相等即固有頻率相等，a擺達到共振，振幅最大，故選項 A正確，B錯誤.課堂探究練1. BD 該題考查阻尼振動的能量和周期.因單擺做阻尼振動，所以振幅越來越小，機 械能越來越小.振動周期不變，只是比單擺的固有周期大.點評 阻尼振動的周期是不變的，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 該題考查阻尼振動的圖象以及能量的轉(zhuǎn)化關(guān)系.在單擺振動過程中，因不斷克 服空氣阻力做功使機械能能逐漸轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故C錯，D對；雖然單擺總的機械能在逐漸減小，但在振動過程中動能和勢能仍不斷地相互轉(zhuǎn)化.由于 A、B兩時刻，單擺的位移相等， 所以勢能相等，但動能不相等，A錯，B對.點評 機械能E等于動能Ek和勢能Ep之和，即E=Ek+Ep.阻尼振動中，E減小，但動 能和勢能相互轉(zhuǎn)化.當(dāng) Ep相等時，Ek不相等，而從振動圖象上，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，因此電動機的轉(zhuǎn)動頻率為60 Hz,即轉(zhuǎn)速為 60 r/s.（2）四個鋼片a、b、c、d都是做受迫振動，其振動頻率與固有頻率無關(guān)，都等于驅(qū)動力 的頻率，即都等于電動機的轉(zhuǎn)動頻率60 Hz.點評 做受迫振動的物體，其振動周期等于驅(qū)動力的周期，與本身的固有周期無關(guān).4. ABC 圖線中振幅最大處對應(yīng)的頻率應(yīng)與做受迫振動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且擺長相等時， g越大，f越大，所以gn>gi,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A正確； 若兩次受迫振動是在地球上同一地點進行，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= 9.8 m/s2、fu=0.5 Hz,代入式可得 上如， 所以C正確，D錯誤.故應(yīng)選A、B、C.點評 發(fā)生共振的條件是f驅(qū)=f固，此時振動的振幅最大， 因此可以從共振曲線上找出物 體振動的固有頻率.5. 見解析解析偏心輪在電動機的帶動下發(fā)生轉(zhuǎn)動， 適當(dāng)調(diào)節(jié)偏心輪的轉(zhuǎn)速（通過調(diào)整所加電壓來 實現(xiàn)），可以使篩子受到的驅(qū)動力的頻率接近篩子的固有頻率，這時篩子發(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 列車運行時，車輪每通過相鄰兩根鐵軌的連接處時，就會受到一次撞擊.所以車 廂和彈簧構(gòu)成的振動系統(tǒng)，在這種周期性變化的撞擊力驅(qū)動力的作用下做受迫振動.驅(qū)動力的周期為l/v,由共振條件，當(dāng)f=； = f固=2 Hz時，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例時，要弄清楚誰充當(dāng)驅(qū)動力，進一 步找出驅(qū)動力的頻率，然后根據(jù)要求回答相關(guān)問題.（2）生活中共振現(xiàn)象的實例很多，有的有益，有的有害.當(dāng)我們利用共振時，應(yīng)使驅(qū)動力 的頻率盡量接近系統(tǒng)的固有頻率；當(dāng)防止共振時，應(yīng)使驅(qū)動力的頻率盡量遠離系統(tǒng)的固有頻 率.課后鞏固練1. AD 單擺振動過程中，會不斷克服空氣阻力做功使機械能逐漸轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，A、D對；雖然單擺總的機械能在逐漸減少，但在振動過程中動能和勢能仍不斷地相互轉(zhuǎn)化.動能 轉(zhuǎn)化為勢能時，動能逐漸減少，勢能逐漸增加，而勢能轉(zhuǎn)化為動能時，勢能逐漸減少，動能逐漸增加，所以不能斷言后一時刻的動能（或勢能）一定小于前一時刻的動能（或勢能）.故B、2. ABC3. B 受迫振動是振動物體在驅(qū)動力作用下的運動，故只有 B對，C是阻尼振動，D 是簡諧運動.4. A 實際的自由振動必須不斷克服外界阻力（如空氣等）做功而消耗能量，振幅會逐漸減小，所以選項 A正確；只有在驅(qū)動力（周期性）作用下的振動才是受迫振動，選項B錯誤；阻尼振動的振幅一定越來越小，所以選項C錯；受迫振動穩(wěn)定時的頻率由驅(qū)動力頻率決定，與自身因素?zé)o關(guān)，選項 D錯誤.，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 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 部隊過橋時若齊步走會給橋梁施加周期性外力，容易使橋的振動幅度增加，即 發(fā)生共振，造成橋梁倒塌；登山運動員登高山時高聲叫喊，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)動力頻率為f2時，振子的振幅最大，可確定振子的固有頻率為f2,當(dāng)振子自由振動時其頻率為固有頻率，故選項 A、C正確，D錯誤；由受迫振動的特 點可知選項B正確.9. 受迫相等共振10. 先增大后減小2 0.2 s解析 因為f固=2 Hz,而驅(qū)動力頻率f從0增加到5 Hz,當(dāng)ff固時，發(fā)生共振，振 幅最大.11. （1）2.8 m （2）向左移動解析 （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.12. 5 人解析 當(dāng)人的固有頻率與彈簧振動的頻率相等時即達到共振，此時人感覺最難受，則f=2 Ag= 2 Hz，解得l = 116 m.對汽車和所有的人受力分析有：kl=（M+nm）g,得n =4.8= 5（人）.