高考物理選修知識點鞏固練習外力作用下的振動基礎

【鞏固練習】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人挑擔子時，擔子上下振動 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，當支架在受到豎直方向且頻率為9Hz的驅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. 乙的振幅較大，且振動頻率為9Hz    D. 乙的振幅較大，且振動頻率為72Hz3一單擺在空氣中振動，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，洗衣機脫水桶運轉的頻率比洗衣機的固有頻率大 B正常工作時，洗衣機脫水桶的運轉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頻率等于洗衣機的固有頻率 D當洗衣機振動最劇烈時，脫水桶的運轉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與驅動力頻率f的關系)如圖所示，則()A此單擺的固有周期約為0.5 sB此單擺的擺長約為1 mC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，兩個質量分別為M和m的小球，懸掛在同一根水平細線上，當M在垂直水平細線的平面內擺動時，下列說法正確的是（ ） A兩擺的振動周期是相同的 B當兩擺的擺長相等時，m擺的振幅最大 C懸掛M的豎直細線長度變化時，m的振幅不變 Dm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端與正在轉動的電動機接觸，發(fā)現(xiàn)b鋼片振幅最大，則電動機的轉速為_。 8在接近收費口的道路上安裝了若干條突起于路面且與行駛方向垂直的減速帶減速帶間距為10 m，當車輛經(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，則當該車以_ms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某同學在做“用單擺測定重力加速度”的實驗 測擺長時測量結果如圖甲所示（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式g=_。 （2）實驗中有同學發(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，應選用下列哪些器材為好？ 1米長細線 1米長粗線 10厘米長細線 泡沫塑料小球 小鐵球 110秒刻度停表 時鐘 厘米刻度米尺 毫米刻度米尺答：_ （2）實驗中，測出不同擺長對應的周期值T，作出T2-L圖像，如圖所示，T2與L的關系式是T2=_，利用圖線上任兩點A、B的坐標（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當行走速度為_ms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，它表示振幅與驅動力的頻率的關系。問：（擺角不超過5°，重力加速度g取2） （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，轉速為2800 rmin，脫水后由切斷電源到電動機停止轉動的時間為16 s實際發(fā)現(xiàn)13 s左右時，洗衣機震蕩最為激烈，若切斷電源后轉速是隨時間均勻減小的，則洗衣機振動的固有頻率大約是多少？【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動力的頻率9Hz，由于甲的頻率接近于驅動力的頻率，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，振幅越來越小機械能逐漸轉化為其他形式的能，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速越來越小，即脫水桶的運轉頻率越來越小，由題意，當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項正確當振動最劇烈時，洗衣機發(fā)生了共振，即脫水桶運轉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擺振動周期應等于驅動力的周期，即等于M擺的周期，故A項正確當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做受迫振動的驅動力周期，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，還跟振動系統(tǒng)的質量有關如果M的質量比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 rs 【解析】由于四個鋼片在電動機周期性驅動力作用下做受迫振動，且當鋼片的固有頻率等于驅動力的頻率時，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動力頻率等于6的固有頻率60 Hz，則電動機的轉速為60 rs8【答案】12.5 共振9【答案】99.80 100.6 【解析】擺長應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 s10【答案】（1） （2）C、D11【答案】（1） （2） 【解析】（1） （2）由周期公式得，即在T2-L圖像中斜率，據(jù)A、B兩點坐標可求得，故12【答案】6 【解析】當f驅=f固=7.5 Hz時，會發(fā)生共振現(xiàn)象，對橋的安全造成威脅，由，可得v=6 ms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，當驅動力的頻率等于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=1m14【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時脫水缸的轉動頻率即可由題可知脫水缸的轉速是隨時間均勻減小的，作出圖像可求得13 s時的轉速為n1。如圖，求得rmin，則頻率Hz=8.75 Hz。