2018-2019版高中物理 第一章 機(jī)械振動(dòng) 4 阻尼振動(dòng) 受迫振動(dòng)學(xué)案 教科版選修3-4.doc

《2018-2019版高中物理 第一章 機(jī)械振動(dòng) 4 阻尼振動(dòng) 受迫振動(dòng)學(xué)案 教科版選修3-4.doc》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2018-2019版高中物理 第一章 機(jī)械振動(dòng) 4 阻尼振動(dòng) 受迫振動(dòng)學(xué)案 教科版選修3-4.doc（12頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

4　阻尼振動(dòng)　受迫振動(dòng) [學(xué)習(xí)目標(biāo)]　1.知道什么是阻尼振動(dòng)和無(wú)阻尼振動(dòng)，并能從能量的觀點(diǎn)給予說(shuō)明.2.知道受迫振動(dòng)的頻率等于驅(qū)動(dòng)力的頻率，而跟振動(dòng)物體的固有頻率無(wú)關(guān).3.理解共振的概念，知道常見(jiàn)的共振的應(yīng)用和危害. 一、阻尼振動(dòng)　自由振動(dòng) 1.阻尼振動(dòng) 系統(tǒng)在振動(dòng)過(guò)程中受到阻力的作用，振動(dòng)逐漸消逝，振動(dòng)能量逐步轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌芰?，這種振動(dòng)叫做阻尼振動(dòng). 2.自由振動(dòng) (1)定義：系統(tǒng)不受外力作用，也不受任何阻力，只在自身回復(fù)力作用下的振動(dòng). (2)固有頻率：自由振動(dòng)的頻率，由系統(tǒng)本身的特征決定. 二、受迫振動(dòng) 1.驅(qū)動(dòng)力 加在振動(dòng)系統(tǒng)上的周期性的外力. 2.受迫振動(dòng) (1)定義：系統(tǒng)在驅(qū)動(dòng)力作用下的振動(dòng). (2)受迫振動(dòng)的周期和頻率. 做受迫振動(dòng)的物體振動(dòng)穩(wěn)定后，其振動(dòng)周期等于驅(qū)動(dòng)力的周期，振動(dòng)頻率等于驅(qū)動(dòng)力的頻率，跟系統(tǒng)的固有頻率無(wú)關(guān)(填“有關(guān)”或“無(wú)關(guān)”). 三、共振及其應(yīng)用和防止 1.共振 (1)定義：驅(qū)動(dòng)力的頻率等于振動(dòng)物體的固有頻率時(shí)，受迫振動(dòng)的振幅最大，這種現(xiàn)象叫做共振. (2)共振曲線(如圖1所示) 圖1 2.共振的應(yīng)用和防止 (1)利用：在需要利用共振時(shí)，應(yīng)使驅(qū)動(dòng)力的頻率接近(填“接近”“遠(yuǎn)離”或“等于”)或等于(填“接近”“遠(yuǎn)離”或“等于”)振動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率. (2)防止：在需要防止共振時(shí)，應(yīng)使驅(qū)動(dòng)力的頻率遠(yuǎn)離(填“接近”“遠(yuǎn)離”或“等于”)振動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率. [即學(xué)即用] 1.判斷下列說(shuō)法的正誤. (1)受迫振動(dòng)的頻率與振動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率無(wú)關(guān).(　√　) (2)驅(qū)動(dòng)力頻率越大，振幅越大.(　　) (3)共振只有害處沒(méi)有好處.(　　) (4)做受迫振動(dòng)的物體一定會(huì)發(fā)生共振.(　　) (5)阻尼振動(dòng)的頻率隨振幅的減小而不斷減小.(　　) 2.A、B兩個(gè)彈簧振子，A的固有頻率為f，B的固有頻率為4f，若它們均在頻率為f的驅(qū)動(dòng)力作用下做受迫振動(dòng)，則________的振幅較大，A的振動(dòng)頻率是________，B的振動(dòng)頻率是________. 答案　A　f　f 一、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)、阻尼振動(dòng)和受迫振動(dòng) [導(dǎo)學(xué)探究]　如圖2所示的實(shí)驗(yàn)裝置為一掛在曲軸上的彈簧振子，勻速搖動(dòng)手柄，下面的彈簧振子就會(huì)振動(dòng)起來(lái).實(shí)際動(dòng)手做一下，然后回答以下幾個(gè)問(wèn)題. 圖2 (1)如果手柄不動(dòng)而用手拉動(dòng)一下振子，從振幅角度看彈簧振子的振動(dòng)屬于什么振動(dòng)？ (2)從有沒(méi)有系統(tǒng)外力作用角度看彈簧振子的振動(dòng)屬于什么振動(dòng)？ (3)手柄勻速搖動(dòng)時(shí)，觀察到振幅有什么變化？為什么？ (4)用不同的轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動(dòng)手柄，彈簧振子的振動(dòng)有何不同？這能說(shuō)明什么問(wèn)題？ 答案　(1)阻尼振動(dòng)　(2)固有振動(dòng)　(3)振幅不變，提供系統(tǒng)外力，補(bǔ)償系統(tǒng)損失的能量　(4)轉(zhuǎn)速大時(shí)彈簧振子振動(dòng)得快，說(shuō)明彈簧振子振動(dòng)的周期和頻率由手柄轉(zhuǎn)速?zèng)Q定.振幅可能有變化，可能會(huì)出現(xiàn)共振. [知識(shí)深化]　對(duì)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)、阻尼振動(dòng)與受迫振動(dòng)的理解和比較 (1)三種振動(dòng)的理解 ①簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)是一種理想化的模型，物體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的一切阻力都不考慮. ②阻尼振動(dòng)考慮阻力的影響，是更實(shí)際的一種運(yùn)動(dòng). ③受迫振動(dòng)是物體做阻尼振動(dòng)時(shí)受到周期性驅(qū)動(dòng)力作用下的振動(dòng). (2)三種振動(dòng)的比較 　振動(dòng)類型 比較項(xiàng)目　　　　 簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng) 阻尼振動(dòng) 受迫振動(dòng) 產(chǎn)生條件 不受阻力作用 受阻力作用 受阻力和驅(qū)動(dòng)力作用 頻率 固有頻率 頻率不變 由驅(qū)動(dòng)力的頻率決定 振動(dòng)圖像 形狀不確定 常見(jiàn)例子 彈簧振子或單擺 敲鑼打鼓時(shí)發(fā)出的聲音越來(lái)越弱 機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)底座發(fā)生的振動(dòng) 例1　(多選)一單擺做阻尼振動(dòng)，則在振動(dòng)過(guò)程中(　　) A.振幅越來(lái)越小，頻率也越來(lái)越小 B.振幅越來(lái)越小，頻率不變 C.在振動(dòng)過(guò)程中，通過(guò)某一位置時(shí)，機(jī)械能始終不變 D.在振動(dòng)過(guò)程中，機(jī)械能不守恒 答案　BD 解析　因單擺做阻尼振動(dòng)，所以振幅越來(lái)越小，機(jī)械能越來(lái)越小，振動(dòng)頻率不變，故選B、D. 例2　如圖3所示，在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(kāi)始時(shí)不轉(zhuǎn)動(dòng)搖把，讓振子自由上下振動(dòng)，測(cè)得其頻率為2Hz，然后以60r/min的轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動(dòng)搖把，當(dāng)振子振動(dòng)穩(wěn)定時(shí)，它的振動(dòng)周期為(　　) 圖3 A.0.25sB.0.5sC.1sD.2s 答案　C 解析　彈簧振子受搖把的作用而振動(dòng)，做受迫振動(dòng)，所以其振動(dòng)的周期等于驅(qū)動(dòng)力的周期，故正確答案為C. 二、共振及其應(yīng)用和防止 [導(dǎo)學(xué)探究]　洗衣機(jī)在衣服脫水完畢拔掉電源后，電動(dòng)機(jī)還要轉(zhuǎn)動(dòng)一會(huì)兒才能停下來(lái).在拔掉電源后，發(fā)現(xiàn)洗衣機(jī)先振動(dòng)得比較弱，有一陣子振動(dòng)得很劇烈，然后振動(dòng)慢慢減弱直至停下來(lái). (1)開(kāi)始時(shí)，洗衣機(jī)為什么振動(dòng)比較弱？ (2)期間劇烈振動(dòng)的原因是什么？ 答案　(1)開(kāi)始時(shí)，脫水桶轉(zhuǎn)動(dòng)的頻率遠(yuǎn)高于洗衣機(jī)的固有頻率，振幅較小，振動(dòng)比較弱. (2)當(dāng)洗衣機(jī)脫水桶轉(zhuǎn)動(dòng)的頻率等于洗衣機(jī)的固有頻率時(shí)發(fā)生共振，振動(dòng)劇烈. [知識(shí)深化]　共振及其應(yīng)用與防止 (1)共振的條件：驅(qū)動(dòng)力的頻率與系統(tǒng)的固有頻率相等，即f驅(qū)＝f固. (2)共振曲線 如圖4所示，共振曲線的橫坐標(biāo)為驅(qū)動(dòng)力的頻率，縱坐標(biāo)為受迫振動(dòng)系統(tǒng)的振幅. 圖4 ①?gòu)氖芰嵌瓤矗寒?dāng)振動(dòng)物體所受驅(qū)動(dòng)力的方向跟它的運(yùn)動(dòng)方向相同時(shí)，驅(qū)動(dòng)力對(duì)它起加速作用，使它的振幅增大，當(dāng)驅(qū)動(dòng)力的頻率等于物體的固有頻率時(shí)，它的每一次作用都使物體的振幅增加，從而振幅達(dá)到最大. ②從功能關(guān)系看：當(dāng)驅(qū)動(dòng)力的頻率等于物體的固有頻率時(shí)，驅(qū)動(dòng)力始終對(duì)物體做正功，使振動(dòng)能量不斷增加，振幅不斷增大，直到增加的能量等于克服阻尼作用損耗的能量，振幅才不再增加. ③f0的意義：表示固有頻率. ④認(rèn)識(shí)曲線的形狀：f＝f0，共振；f＞f0或f＜f0，振幅較小.f與f0相差越大，振幅越小. (3)共振的利用與防止 ①利用：由共振的條件知，要利用共振，就應(yīng)盡量使驅(qū)動(dòng)力的頻率與物體的固有頻率一致.如共振篩、蕩秋千、共振轉(zhuǎn)速計(jì)等. ②防止：由共振曲線可知，在需要防止共振危害時(shí)，要盡量使驅(qū)動(dòng)力的頻率和固有頻率不相等，而且相差越多越好.如：部隊(duì)過(guò)橋應(yīng)便步走. 說(shuō)明：共振是物體做受迫振動(dòng)時(shí)的一種特殊現(xiàn)象. 例3　(多選)如圖5所示，在一根張緊的水平繩上懸掛五個(gè)擺，其中A、E的擺長(zhǎng)為l，B的擺長(zhǎng)為0.5l，C的擺長(zhǎng)為1.5l，D的擺長(zhǎng)為2l，先使A振動(dòng)起來(lái)，其他各擺隨后也振動(dòng)起來(lái)，則擺球振動(dòng)穩(wěn)定后(　　) 圖5 A.D的振幅一定最大 B.E的振幅一定最大 C.B的周期一定最短 D.其余四個(gè)擺的周期相同 答案　BD 解析　A振動(dòng)起來(lái)后，使得B、C、D、E做受迫振動(dòng)，振動(dòng)的頻率都等于A振動(dòng)的頻率，即各擺振動(dòng)的周期都相等，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確；由于D與A的擺長(zhǎng)相差最大，E與A的擺長(zhǎng)相等，所以D的振幅最小，E發(fā)生共振，振幅最大，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確. 例4　(多選)下列關(guān)于共振和防止共振的說(shuō)法，正確的是(　　) A.共振現(xiàn)象總是有害的，所以要避免共振現(xiàn)象發(fā)生 B.隊(duì)伍過(guò)橋要慢行是為了不產(chǎn)生周期性的驅(qū)動(dòng)力，從而避免產(chǎn)生共振 C.火車過(guò)橋慢行是為了使驅(qū)動(dòng)力的頻率遠(yuǎn)小于橋的固有頻率，從而避免產(chǎn)生共振 D.利用共振時(shí)，應(yīng)使驅(qū)動(dòng)力的頻率接近或等于振動(dòng)物體的固有頻率，防止共振危害時(shí)，應(yīng)使驅(qū)動(dòng)力的頻率遠(yuǎn)離振動(dòng)物體的固有頻率 答案　CD 解析　共振現(xiàn)象有利也有弊，A項(xiàng)錯(cuò)誤；過(guò)橋慢行是為了使驅(qū)動(dòng)力的頻率與橋的固有頻率相差很多，從而避免橋產(chǎn)生共振現(xiàn)象，B項(xiàng)錯(cuò)誤，C項(xiàng)正確；當(dāng)固有頻率與驅(qū)動(dòng)力的頻率相同時(shí)，物體產(chǎn)生共振現(xiàn)象，D項(xiàng)正確. 1.(對(duì)阻尼振動(dòng)的理解)(多選)一單擺在空氣中振動(dòng)，振幅逐漸減小，下列說(shuō)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 答案　AD 解析　單擺振動(dòng)過(guò)程中，會(huì)不斷克服空氣阻力做功使機(jī)械能逐漸減小，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(guò)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、C錯(cuò). 2.(對(duì)受迫振動(dòng)的理解)如圖6所示，把兩個(gè)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9Hz，乙彈簧振子的固有頻率為72Hz，當(dāng)支架在受到豎直方向且頻率為9Hz的驅(qū)動(dòng)力作用做受迫振動(dòng)時(shí)，則________(選填“甲”或“乙”)的振幅較大，甲振動(dòng)頻率是________Hz，乙振動(dòng)頻率是________Hz. 圖6 答案　甲　9　9 解析　根據(jù)受迫振動(dòng)發(fā)生共振的條件可知甲的振幅較大，受迫振動(dòng)的頻率等于驅(qū)動(dòng)力的頻率，故甲、乙振動(dòng)的頻率均等于9 Hz. 3.(共振)(多選)如圖7表示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(　　) 圖7 A.驅(qū)動(dòng)力頻率為f2時(shí)，振子處于共振狀態(tài) B.驅(qū)動(dòng)力頻率為f3時(shí)，振子的振動(dòng)頻率為f3 C.假如讓振子自由振動(dòng)，它的頻率為f2 D.振子做自由振動(dòng)時(shí)，頻率可以為f1、f2、f3 答案　ABC 解析　由題圖可知當(dāng)驅(qū)動(dòng)力的頻率為f2時(shí)，振子的振幅最大，即振子發(fā)生共振現(xiàn)象，故A正確；由共振條件知振子的固有頻率為f2，所以C正確，D錯(cuò)誤；振子做受迫振動(dòng)時(shí)，振動(dòng)頻率由驅(qū)動(dòng)力的頻率決定，故B正確. 一、選擇題 考點(diǎn)一　阻尼振動(dòng) 1.(多選)若空氣阻力不可忽略，單擺在偏角很小的擺動(dòng)中，總是減小的物理量為(　　) A.振幅 B.位移 C.周期 D.機(jī)械能 答案　AD 解析　有空氣阻力時(shí)，振動(dòng)為阻尼振動(dòng)，振幅不斷減小，機(jī)械能也不斷減小.位移做周期性變化，不是一直減小.根據(jù)單擺周期公式T＝2π，l、g不變，則T不變，故選項(xiàng)A、D正確. 2.(多選)對(duì)于阻尼振動(dòng)，下列說(shuō)法正確的是(　　) A.阻尼振動(dòng)就是減幅振動(dòng)，其振動(dòng)的能量不斷減少 B.實(shí)際的振動(dòng)系統(tǒng)不可避免地要受到阻尼作用 C.阻尼振動(dòng)的振幅、振動(dòng)能量、振動(dòng)周期逐漸減小 D.對(duì)做阻尼振動(dòng)的振子來(lái)說(shuō)，其機(jī)械能逐漸轉(zhuǎn)化為內(nèi)能 答案　ABD 解析　振動(dòng)系統(tǒng)的振動(dòng)頻率與本身的結(jié)構(gòu)有關(guān)，為固有頻率，所以在阻尼振動(dòng)中，振幅減小，振動(dòng)能量減少，最終轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，但周期不變，故A、D正確，C錯(cuò)誤.實(shí)際的振動(dòng)系統(tǒng)都要受到摩擦或空氣阻力等阻尼作用，故B正確. 3.如圖1所示是單擺做阻尼振動(dòng)的位移—時(shí)間圖線，下列說(shuō)法中正確的是(　　) 圖1 A.擺球在P與N時(shí)刻的勢(shì)能相等 B.擺球在P與N時(shí)刻的動(dòng)能相等 C.擺球在P與N時(shí)刻的機(jī)械能相等 D.擺球在P時(shí)刻的機(jī)械能小于在N時(shí)刻的機(jī)械能 答案　A 解析　由于擺球的勢(shì)能大小由其位移和擺球質(zhì)量共同決定，P、N兩時(shí)刻位移大小相等，所以勢(shì)能相等，A正確；由于系統(tǒng)機(jī)械能在減少，P、N兩時(shí)刻勢(shì)能相同，則P時(shí)刻動(dòng)能大于N時(shí)刻動(dòng)能，所以B、C、D錯(cuò)誤. 考點(diǎn)二　受迫振動(dòng) 4.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上下振動(dòng) 答案　B 解析　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). 5.(多選)下列說(shuō)法中正確的是(　　) A.實(shí)際的振動(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(lái)越小 D.受迫振動(dòng)穩(wěn)定后的頻率與自身物理?xiàng)l件無(wú)關(guān) 答案　ACD 解析　實(shí)際的振動(dòng)一定受到阻力而使得振動(dòng)能量越來(lái)越小，所以是阻尼振動(dòng)，表現(xiàn)為振幅越來(lái)越小.受迫振動(dòng)必定是在周期性外力作用下的振動(dòng)，穩(wěn)定后的頻率必定等于驅(qū)動(dòng)力頻率，與自身的物理?xiàng)l件無(wú)關(guān). 考點(diǎn)三　共振及其應(yīng)用和防止 6.(多選)單擺M、N、O、P自由振動(dòng)時(shí)，振動(dòng)圖像分別如圖2甲、乙、丙、丁所示.現(xiàn)將單擺M、N、O、P懸掛在如圖3所示支架的細(xì)線上，并保持各自的擺長(zhǎng)不變，使其中一個(gè)單擺振動(dòng)，經(jīng)過(guò)足夠長(zhǎng)的時(shí)間，其他三個(gè)都可能振動(dòng)起來(lái).不計(jì)空氣阻力.下列判斷正確的是(　　) 圖2 圖3 A.若使M振動(dòng)起來(lái)，P不會(huì)振動(dòng) B.若使M振動(dòng)起來(lái)，穩(wěn)定時(shí)N振動(dòng)的周期仍小于2s C.若使P振動(dòng)起來(lái)，穩(wěn)定時(shí)M比N的振幅大 D.若使O振動(dòng)起來(lái)，穩(wěn)定時(shí)M的振動(dòng)周期等于3s 答案　CD 解析　若使M振動(dòng)起來(lái)，其他小球也會(huì)振動(dòng)，做受迫振動(dòng)，故A錯(cuò)誤；受迫振動(dòng)的周期等于驅(qū)動(dòng)力的周期，故B錯(cuò)誤；若使P振動(dòng)起來(lái)，由于M的固有周期與驅(qū)動(dòng)力的周期相同，M發(fā)生共振，穩(wěn)定時(shí)M比N的振幅大，故C正確；O的周期為3 s，使O振動(dòng)起來(lái)，M做受迫振動(dòng)，則振動(dòng)周期為3 s，故D正確. 7.脫水機(jī)把衣服脫完水后切斷電源，電動(dòng)機(jī)還要轉(zhuǎn)一會(huì)兒才能停下來(lái)，在這一過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)脫水機(jī)在某一時(shí)刻振動(dòng)得很劇烈，然后又慢慢振動(dòng)直至停止運(yùn)轉(zhuǎn)，其中振動(dòng)很劇烈的原因是(　　) A.脫水機(jī)沒(méi)有放平穩(wěn) B.電動(dòng)機(jī)在這一時(shí)刻轉(zhuǎn)快了 C.電動(dòng)機(jī)在這一時(shí)刻的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率跟脫水機(jī)的固有頻率相近或相等 D.脫水機(jī)出現(xiàn)了故障 答案　C 解析　由于電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，使脫水機(jī)做受迫振動(dòng).而斷電后電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的頻率是逐漸變化的，當(dāng)它的頻率接近或等于脫水機(jī)的固有頻率時(shí)，發(fā)生共振現(xiàn)象，C正確. 8.(多選)在喜劇電影《功夫》中，包租婆的“獅子吼”可以將酒杯震碎，若我們用手指輕彈同樣的酒杯，聽(tīng)到清脆的聲音，并測(cè)得該聲音的頻率為f.下列說(shuō)法正確的是(　　) A.包租婆震碎酒杯是聲波的共振現(xiàn)象 B.震碎的酒杯發(fā)生了阻尼振動(dòng) C.包租婆發(fā)出的震碎酒杯的“獅子吼”的頻率接近f D.包租婆發(fā)出的震碎酒杯的“獅子吼”的頻率一定遠(yuǎn)大于f 答案　AC 解析　根據(jù)共振的條件與共振的特點(diǎn)可知，當(dāng)物體發(fā)生共振時(shí)，物體振動(dòng)的振幅最大，甚至可能造成物體解體，故用“獅子吼”將酒杯震碎是共振現(xiàn)象，而發(fā)生共振的條件是驅(qū)動(dòng)力的頻率等于物體的固有頻率，而酒杯的固有頻率為f，故“獅子吼”頻率接近f.故A、C正確. 9.(多選)蜘蛛雖有8只眼睛，但視力很差，完全靠感覺(jué)來(lái)捕食和生活，它的腿能敏捷地感覺(jué)到落在絲網(wǎng)上的昆蟲(chóng)對(duì)絲網(wǎng)造成的振動(dòng).當(dāng)絲網(wǎng)的振動(dòng)頻率為f＝200Hz左右時(shí)，絲網(wǎng)振動(dòng)的振幅最大，最大振幅為0.5cm.已知該絲網(wǎng)共振時(shí)，蜘蛛能立即捕捉到絲網(wǎng)上的昆蟲(chóng).則對(duì)于落在絲網(wǎng)上的昆蟲(chóng)(　　) A.當(dāng)其翅膀振動(dòng)的頻率為200Hz左右時(shí)，蜘蛛能立即捕捉到它 B.當(dāng)其翅膀振動(dòng)的周期為0.05s左右時(shí)，蜘蛛能立即捕捉到它 C.當(dāng)其翅膀振動(dòng)的頻率為300Hz左右時(shí)，蜘蛛能立即捕捉到它 D.當(dāng)其翅膀振動(dòng)的頻率為250Hz時(shí)，該絲網(wǎng)的振幅一定小于0.5cm 答案　AD 解析　當(dāng)昆蟲(chóng)翅膀振動(dòng)的頻率與絲網(wǎng)的振動(dòng)頻率相等時(shí)，即翅膀振動(dòng)的頻率f′＝f＝200 Hz時(shí)，蜘蛛能立即捕捉到它，故A正確，C錯(cuò)誤；根據(jù)周期與頻率之間的關(guān)系得：T＝＝ s＝0.005 s，當(dāng)昆蟲(chóng)翅膀振動(dòng)的周期為0.005 s左右時(shí)，蜘蛛能立即捕捉到它，故B錯(cuò)誤；當(dāng)昆蟲(chóng)翅膀振動(dòng)的頻率為250 Hz左右時(shí)，沒(méi)有發(fā)生共振，故該絲網(wǎng)的振幅小于0.5 cm，故D正確. 10.任何物體都有自己的固有頻率.研究表明，如果把人作為一個(gè)整體來(lái)看，在水平方向上振動(dòng)時(shí)的固有頻率約為5Hz.當(dāng)工人操作風(fēng)鎬、風(fēng)鏟、鉚釘機(jī)等振動(dòng)機(jī)械時(shí)，操作者在水平方向?qū)⒆鍪芷日駝?dòng).在這種情況下，下列說(shuō)法正確的是(　　) A.操作者的實(shí)際振動(dòng)頻率等于他自身的固有頻率 B.操作者的實(shí)際振動(dòng)頻率等于機(jī)械的振動(dòng)頻率 C.為了保證操作者的安全，振動(dòng)機(jī)械的頻率應(yīng)盡量接近人的固有頻率 D.為了保證操作者的安全，應(yīng)盡量提高操作者的固有頻率 答案　B 解析　物體在周期性驅(qū)動(dòng)力作用下做受迫振動(dòng)，受迫振動(dòng)的頻率等于驅(qū)動(dòng)力的頻率，與固有頻率無(wú)關(guān)，可知操作者的實(shí)際頻率等于機(jī)械的振動(dòng)頻率，故A錯(cuò)誤，B正確；當(dāng)驅(qū)動(dòng)力頻率等于物體的固有頻率時(shí)，物體的振幅最大，產(chǎn)生共振現(xiàn)象，所以為了保證操作者的安全，振動(dòng)機(jī)械的頻率應(yīng)盡量遠(yuǎn)離人的固有頻率，故C錯(cuò)誤；有關(guān)部門(mén)作出規(guī)定：拖拉機(jī)、風(fēng)鎬、風(fēng)鏟、鉚釘機(jī)等各類振動(dòng)機(jī)械的工作頻率必須大于20Hz，操作者的固有頻率無(wú)法提高，故D錯(cuò)誤. 11.(多選)在如圖4所示裝置中，在曲軸AB上豎直懸掛一個(gè)彈簧振子.若不轉(zhuǎn)動(dòng)把手C，讓彈簧振子上下振動(dòng)，測(cè)得其周期為1s；若將把手C以0.5s的周期勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，振子的振動(dòng)穩(wěn)定后，其振幅為2cm，則(　　) 圖4 A.把手C轉(zhuǎn)動(dòng)后，彈簧振子的振動(dòng)周期為0.5s B.把手C轉(zhuǎn)動(dòng)后，彈簧振子的振動(dòng)周期為1s C.為使彈簧振子的振幅增大為3cm，可讓把手C轉(zhuǎn)速減小 D.為使彈簧振子的振幅減小為1cm，可讓把手C轉(zhuǎn)動(dòng)周期減小 E.把手C的轉(zhuǎn)速越大，彈簧振子的振幅越大 答案　ACD 解析　把手勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，彈簧振子做受迫振動(dòng)，其振動(dòng)周期等于驅(qū)動(dòng)力的周期，即為0.5s，故A正確，B錯(cuò)誤；要使彈簧振子的振幅增大，可讓把手轉(zhuǎn)速減小，周期增大，與固有周期接近或相等時(shí)，振幅可增大，故C正確；要使彈簧振子的振幅減小，可讓把手轉(zhuǎn)速增大，周期減小，與固有周期相差很大時(shí)，振幅可減小，故D正確；把手的轉(zhuǎn)速越大，周期越小，與固有周期相差越大，振幅越小，故E錯(cuò)誤. 12.(多選)有甲、乙、丙三個(gè)質(zhì)量相同的單擺，它們的固有頻率分別為f、4f、6f，都在頻率為4f的同一驅(qū)動(dòng)力作用下做受迫振動(dòng)，比較這三個(gè)單擺(　　) A.乙的振幅最大，丙的其次，甲的最小 B.乙的振幅最大，甲的其次，丙的最小 C.它們的振動(dòng)頻率都是4f D.乙的振動(dòng)頻率是4f，甲和丙的振動(dòng)頻率分別是固有頻率和驅(qū)動(dòng)力頻率的合成 答案　AC 解析　受迫振動(dòng)的頻率等于驅(qū)動(dòng)力的頻率，當(dāng)系統(tǒng)的固有頻率等于驅(qū)動(dòng)力的頻率時(shí)，系統(tǒng)達(dá)到共振，振幅最大，所以A、C正確，B、D錯(cuò)誤. 二、非選擇題 13.(共振)如圖5甲所示，豎直懸掛的彈簧振子下端裝有記錄筆，在豎直面內(nèi)放置記錄紙.當(dāng)振子上下自由振動(dòng)時(shí)，振動(dòng)頻率為10Hz.現(xiàn)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)把手，給彈簧振子一周期性的驅(qū)動(dòng)力，并以水平向左的速度v＝5m/s勻速拉動(dòng)記錄紙，記錄筆在紙上留下記錄的痕跡，建立坐標(biāo)系，測(cè)得的數(shù)據(jù)如圖乙所示，則彈簧振子振動(dòng)的振幅為_(kāi)_______，頻率為_(kāi)_______，若將勻速轉(zhuǎn)動(dòng)把手的周期改為0.1s，彈簧振子的振幅將________(填“變大”“變小”或“不變”). 圖5 答案　5cm　5Hz　變大 解析　設(shè)彈簧振子的周期為T(mén)，振幅為A，由于振幅是振子離開(kāi)平衡位置的最大距離，等于振子在最高點(diǎn)與最低點(diǎn)間距離的一半，所以由題圖得：A＝5cm，由于振動(dòng)的周期就是記錄紙從O至x＝1m運(yùn)動(dòng)的時(shí)間，所以周期為＝s＝0.2s，則頻率為f＝＝Hz＝5Hz，若將勻速轉(zhuǎn)動(dòng)把手的周期改為0.1s，則頻率為f′＝＝Hz＝10Hz，此時(shí)驅(qū)動(dòng)力的頻率與彈簧振子的固有頻率是相等的，所以振幅最大，則彈簧振子的振幅將變大. 14.(共振)如圖6甲所示，一個(gè)豎直圓盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，固定在圓盤(pán)上的小圓柱帶動(dòng)一個(gè)T形支架在豎直方向振動(dòng)，T形支架的下面系著一個(gè)彈簧和小球組成的振動(dòng)系統(tǒng)，小球浸沒(méi)在水中.當(dāng)圓盤(pán)靜止時(shí)，讓小球在水中振動(dòng)，球?qū)⒆鲎枘嵴駝?dòng).現(xiàn)使圓盤(pán)以不同的頻率振動(dòng)，測(cè)得共振曲線如圖乙所示.(g＝9.86m/s2，π＝3.14) 圖6 (1)當(dāng)圓盤(pán)以0.4s的周期勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，小球振動(dòng)達(dá)到穩(wěn)定，它振動(dòng)的頻率是多少？ (2)若一個(gè)單擺的擺動(dòng)周期與球做阻尼振動(dòng)的周期相同，該單擺的擺長(zhǎng)約為多少？(結(jié)果保留三位有效數(shù)字) 答案　(1)2.5Hz　(2)2.78m 解析　(1)小球振動(dòng)達(dá)到穩(wěn)定時(shí)周期為0.4s，頻率為2.5Hz. (2)由題圖乙可以看出單擺的固有頻率為0.3Hz，周期為s，由單擺的周期公式T＝2π，解得l＝＝2m≈2.78m.