高中物理第1章机械振动4阻尼振动受迫振动学业分层测评教科版选修3-4.pdf

精品教案可编辑阻尼振动受迫振动(建议用时：45 分钟)学业达标 1单摆在振动过程中，摆动幅度越来越小，这是因为()A单摆做的是阻尼振动B能量正在逐渐消灭C动能正在转化为势能D机械能不守恒E总能量守恒，减少的机械能转化为内能【解析】能量不能被消灭，只能发生转化或转移，故B 错误；单摆在运动中由于受到空气阻力，要克服空气阻力做功，机械能逐渐减小，转化为内能，由能量守恒定律可知，总能量是守恒的，故C 错误，A、D、E正确【答案】ADE2下列振动，不属于受迫振动的是()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E共振筛的振动【解析】受迫振动是指在周期性驱动力作用下的振动，故A、C、D 都是自由振动，B、E 是受迫振动【答案】ACD3一台洗衣机的脱水桶正常工作时非常平衡，当切断电源后，发现洗衣机先是振动越来越剧烈，然后振动逐渐减弱，下列说法中正确的是()A洗衣机做的是受迫振动B正常工作时，洗衣机脱水桶运转的频率比洗衣机的固有频率大精品教案可编辑C正常工作时，洗衣机脱水桶运转的频率比洗衣机的固有频率小D正常工作时，洗衣机脱水桶运转的频率等于洗衣机的固有频率E当洗衣机振动最剧烈时，脱水桶的运转频率恰好等于洗衣机的固有频率【解析】切断电源后，脱水桶的转速越来越小，即脱水桶的运转频率越来越小，由题意可知，当洗衣机脱水桶正常工作时，非常稳定，即正常工作时的频率大于洗衣机的固有频率，A、B 选项正确当振动最剧烈时，洗衣机发生了共振，即脱水桶运转频率等于洗衣机的固有频率，E 选项正确【答案】ABE4.如图 1-4-6所示，把两个弹簧振子悬挂在同一支架上，已知甲弹簧振子的固有频率为9 Hz，乙弹簧振子的固有频率为72 Hz，当支架在受到竖直方向且频率为9 Hz 的驱动力作用做受迫振动时，则两个弹簧振子的振动情况是()图 1-4-6A甲的振幅较大B甲的振动频率为9 HzC乙的振幅较大D乙的振动频率为9 HzE甲、乙两振子的振幅、频率均相等【解析】根据受迫振动发生共振的条件可知甲的振幅较大，又因为做受迫振动的物体的频率等于驱动力的频率，所以选项A、B、D 正确【答案】ABD5.研究单摆受迫振动规律时得到如图1-4-7所示的图像，则下列说法正确的是()精品教案可编辑图 1-4-7A其纵坐标为位移B其纵坐标为振幅C单摆的固有周期为2 sD图像的峰值表示共振时的振幅E单摆的摆长为2 m【解析】纵坐标是振幅，不是位移，A 说法错误，B 说法正确；当f驱f固时发生共振，振幅最大，由图知T固1f2 s，LT2固g421 m，可见 C 和 D 的说法均正确【答案】BCD6.如图 1-4-8所示为一个弹簧振子做受迫振动时振幅与驱动力频率之间的关系图像，由图可知()图 1-4-8A振子振动频率为f2时，它处于共振状态B驱动力频率为f3时，振子振动频率为f3C若撤去驱动力让振子做自由振动，频率是f3D振子做自由振动的频率可以为f1、f2、f3E振子做自由振动的频率只能是f2【解析】由题意可知，当驱动力的频率变化时，做受迫振动物体的振幅在变化，当驱动力频率为f2时，受迫振动的振幅最大，即发生共振现象，故A 选项正确；做受迫振动的频率等于驱动力的频率，B 选项正确若撤去外力，物体自由振动，其频率为其固有频率，即应为f2，故 C、D 选项错误，E选项正确【答案】ABE精品教案可编辑7某振动系统的固有频率为f0，在周期性驱动力的作用下做受迫振动，驱动力的频率为f.若驱动力的振幅保持不变，下列说法正确的是()A当ff0时，该振动系统的振幅随f增大而减小B当ff0时，该振动系统的振幅随f减小而增大C该振动系统的振动稳定后，振动的频率等于f0D该振动系统的振动稳定后，振动的频率等于fE当ff0时发生共振现象，振幅最大【解析】由共振条件可知，当ff0时，该振动系统的振幅随f增大而增大，当ff0时，该振动系统的振幅随f减小而增大，选项A 错误，B 正确；该振动系统的振动稳定后，振动的频率等于驱动力的频率f，选项 C 错误，D 正确；当ff0时发生共振现象，振幅最大 E 正确【答案】BDE8.如图 1-4-9所示的装置中，已知弹簧振子的固有频率f固2 Hz，电动机皮带轮的直径d1是曲轴皮带轮d2的12.为使弹簧振子的振幅最大，则电动机的转速应为多少？图 1-4-9【解析】若使振子振幅最大，则曲轴转动频率为f2 Hz，即转速为 2 r/s.由于d1d2r1r212，1r12r2，故1221，所以电动机转速为4 r/s，即 240 r/min.【答案】240 r/min能力提升 9如图 1-4-10所示是一个单摆做受迫振动时的共振曲线，表示振幅A与驱动力的频率f的关系，下列说法不正确的是()精品教案可编辑图 1-4-10A摆长约为10 cmB摆长约为1 mC若增大摆长，共振曲线的“峰”将向右移动D若增大摆长，共振曲线的“峰”将向左移动E若减小摆长，共振曲线的“峰”将向左移动【解析】当驱动力的频率f等于单摆的固有频率f固时，发生共振，由图可知f固0.5 Hz，则有 2lg1f固2 s，摆长l1 m，选项 A 错误，B 正确；若增大摆长，固有频率f固减小，共振曲线的“峰”将向左移动，选项C 错误，D 正确同理知E错误【答案】ACE10.有一根张紧的水平绳上挂有5 个双线摆，其中b摆摆球质量最大，另4 个摆球质量相等，摆长关系为LcLbLdLaLe，如图 1-4-11所示，现将b摆垂直纸面向里拉开一微小角度，放手后让其振动，经过一段时间，其余各摆均振动起来，达到稳定时()【导学号：18640010】图 1-4-11A周期关系为TcTdTaTeB频率关系为fcfdfafe精品教案可编辑C振幅关系为AcAdAaAeD四个摆中，d的振幅最大，且AeAaE四个摆中c摆的振幅最大【解析】b摆的振动，作为一种驱动力迫使其他四个摆做受迫振动，受迫振动的周期(或频率)等于驱动力的周期(或频率)，而和自身的固有周期(固有频率)无关，A、B 正确四个摆做受迫振动的振幅与驱动力的频率跟自身的固有频率之差有关，这个差越小，做受迫振动的振幅越大在a、c、d、e四个摆中，d的摆长跟b的摆长相等因此d的固有频率和驱动力的频率相等，d摆做受迫振动的振幅最大同理e摆做受迫振动的振幅最小，D 正确【答案】ABD11 某简谐振子，自由振动时的振动图像如图1-4-12甲中的曲线所示，而在某驱动力作用下做受迫振动时，稳定后的振动图像如图甲中的曲线所示，那么，关于此受迫振动对应的状态下列说法正确的是()甲乙图 1-4-12A可能是图乙中的a点B可能是图乙中的b点C可能是图乙中的c点D一定不是图乙中的c点E一定不是图乙中的b点【解析】振子的固有周期与驱动力周期的关系是T驱32T固，所以受迫振动的状态一定不是图乙中的b点和c点，可能是a点，故 A、D、E 正确【答案】ADE精品教案可编辑12 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k1.5 105N/m.汽车开始运动时，在振幅较小的情况下，其上下自由振动的频率满足f12gl(l为弹簧的压缩长度)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，人感到最难受？【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f12glf固，得lg42f2固，代入数据l0.062 1 m，由胡克定律得kl(m1nm2)g，解得nklm1gm2g1.5 105 0.062 1 600 9.870 9.8 5(人)【答案】5 人