高中物理--5-外力作用下的振动课后集训-新人教版选修341.doc

外力作用下的振动基础过关1.下列说法中正确的是( )A.实际的自由振动必然是阻尼振动 B.在外力作用下的振动是受迫振动C.阻尼振动的振幅越来越小 D.受迫振动稳定后的频率与自身物理条件无关解析：实际的自由振动一定受到阻力而使得振动能量越来越小，所以是阻尼振动，表现为振幅越来越小。受迫振动必定是在周期性外力作用下的振动，稳定后的频率必定等于驱动力频率，与自身的物理条件无任何关系。答案：ACD2.P、Q两个弹簧振子，P的固有频率为f，Q的固有周期是P的固有周期的四分之一倍，它们均在频率为3f的驱动作用下做受迫振动，则下列情况正确的是( )A.振子P的振幅较大，振动频率为4f B.振子Q的振幅较大，振动频率为3fC.振子P的振幅较大，振动频率为3f D.振子Q的振幅较大，振动频率为4f解析：由共振曲线可知：驱动力频率与固有频率越接近，振幅越大，故Q的振幅较大，受迫振动的频率一定等于驱动力的频率，故B正确。答案：B3.一单摆在空气中振动，振幅逐渐减小，下列说法正确的是( )A.振动能逐渐转化为其他形式的能B.后一时刻的动能一定小于前一时刻的动能C.后一时刻的势能一定小于前一时刻的势能D.后一时刻的机械能一定小于前一时刻的机械能解析：单摆振动过程中，因不断克服空气阻力做功使振动能逐渐转化为内能，A和D对；虽然单摆总的机械能在逐渐减小，但在振动过程中动能和势能仍不断地相互转化，动能转化为势能时，动能逐渐减小，势能逐渐增大，而势能转化为动能时，势能逐渐减小，动能逐渐增大，所以不能断言后一时刻的动能(或势能)一定小于前一时刻的动能(或势能)，故B、C不对。答案：AD4.如图11-5-4所示，五个摆系于同一根绷紧的水平绳上，A是质量较大的摆，E与A等高，先使A振动从而带动其余各摆随后也跟着振动起来，则下列说法正确的是( )图11-5-4A.其它各摆振动的周期跟A摆相同B.其它各摆振动的振幅大小相等C.其它各摆振动的振幅不同，E摆振幅最大D.其它各摆振动的周期不相同，D摆周期最大解析：A摆振动后迫使水平绳振动，水平绳再迫使其余摆振动，故其余摆均在A摆的作用下做受迫振动，它们的振动周期应等于策动力的周期，又因A、B、C、D的固有周期不相等，故不发生共振，E与A固有周期相同而产生共振，振幅最大，因此，正确答案为A、C。小结：题中A、E为双线摆，其等效摆长LA=LE，且LBLA=LELCLD，利用单摆模型周期公式：TL，得各摆的固有周期关系为TBTA=TETCTD，因而只有E摆产生共振，其振幅最大。题中说A球质量较大，表明在振动过程中，A的回复力较大，A的振动基本稳定而不受其它摆的影响。答案：AC5.下列记录了某系统受迫振动的振幅随驱动力变化的关系，若该振动系统的固有频率为f固，则( )驱动频率/Hz304050607080受迫振动振幅/cm10.216.827.228.116.58.3A.f固=60 Hz B.50 Hzf固60 HzC.50 Hzf固60 Hz D.以上答案都不对解析：在记录的数据中60 Hz时振幅最大，但这不一定就是实际中的最大振幅，故A错。只能确定驱动频率在50 Hz70 Hz范围内，存在振幅最大的状态，因此BC也不对。答案：D6.下列振动，属于受迫振动的是( )A.用重锤敲击一下悬吊着的钟后，钟的振动B.打点计时器接通电源后，振针的振动C.小孩睡在自由摆动的吊床上，小孩随着吊床一起摆动D.弹簧振子在竖直方向上沿上下方向振动解析：受迫振动是物体在周期性驱动力作用下的往复运动，分析知，受周期性驱动力的只有打点计时器，其他均为自由振动。答案：B综合运用7.铁道上每根钢轨长12.5 m，若支持车厢的弹簧和车厢组成的系统周期为0.6 s，那么当列车以_速度行驶时，车厢振动最厉害。解析：本题应用共振产生的条件来求解。火车行驶时，每当通过铁轨的接缝处就受到一次冲击力，该力即为驱动力。当驱动力周期和车厢的弹簧的固有周期相等时，即发生共振，车厢振动得最厉害。车厢振动最厉害时发生共振，由共振条件得T驱=T固=0.6(s) 又T驱= 将式代入，解得v= m/s=21(m/s)答案：21 m/s8.如图11-5-5所示，用一台声波发生器向一玻璃酒杯发出频率连续变化的声波，某一时刻，酒杯突然破裂，试解释这一现象。图11-5-5解析：因为声波发生器发出的声波频率可以连续变化，声波提供的驱动力频率也就会连续地接近酒杯的固有频率，使酒杯振动的振幅持续变大，总有某一时刻振幅大到一定程度，酒杯突然破裂。9.如图11-5-6所示是一个单摆的共振曲线图11-5-6(1)若单摆所处的环境重力加速度g=9.8 m/s2，试求此摆的摆长。(2)若将此单摆移到高山上，共振曲线的峰将怎样移动？解析：(1)由图象知，单摆的固有频率f=0.3 Hz。由,(2)由f=知，单摆移动到高山上，重力加速度g减小，其固有频率减小，故“峰”向左移。答案：(1)l=2.8 m (2)“峰”向左移。拓展探究10.汽车的重力一般支撑在固定于轴承上的若干弹簧上，弹簧的等效劲度系数k=1.5×105 N/m，汽车开动时，在振幅较小的情况下，其上下自由振动的频率满足(l为振动处于平衡位置时弹簧的压缩长度)。若人体可以看成一个弹性体，其固有频率约为2 Hz，已知汽车的质量为600 kg，每个人的质量为70 kg，则这辆车乘坐几个人时，乘客感觉最难受？解析：人体的固有频率f固=2 Hz，当汽车的振动频率与其相等时，人体与之发生共振，人感觉最难受。 即f=f固，得：。以f固=2 Hz和g=9.8 m/s2代入求得：l=0.062 m，由胡克定律kl=(m1+nm2)g，(人)。答案：5人