【步步高 学案导学设计】2021-2021学年高中物理 第十一章 第5节 外力作用下的振动课时作业 新人教版选修3-4.doc

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1、第5节外力作用下的振动1如果振动系统不受_的作用，此时的振动叫做固有振动，其振动频率称为_，它是由_决定的，相应地周期叫_2振动系统在振动过程中由于受到_作用，而不断损失机械能，致使_不断减小，这种振动叫做_振动3振动系统在_性外力作用下，得到了能量补偿，使振动持续下去，这种外力叫_力，系统在_力作用下的振动叫做_振动，受迫振动的频率与系统的固有频率_关而等于_的频率，当驱动力的频率_系统的固有频率时，受迫振动的振幅最大，这种现象叫做_4做阻尼振动的振子哪些物理量在减小()A机械能 B振幅 C周期 D频率5下列说法正确的是()A只有受迫振动才能发生共振现象B一切振动都能发生共振现象C只要振动受

2、到阻力，它一定做阻尼振动D若振动受到阻力，它也可能做无阻尼振动图16如图1所示，曲轴上悬挂一弹簧振子，转动摇把，曲轴可以带动弹簧振子上下振动开始时不转动摇把，让振子上下自由振动，测得振动频率为2 Hz，然后匀速转动摇把，转速为240 r/min，当振子振动稳定后，它的振动周期为()A. s B. sC2 s D4 s图27一根张紧的绳上悬挂着4个单摆，a和d摆长相等，其余各摆摆长不等，如图2所示，使d摆开始振动，则其余三摆的振动情况是()Aa摆的振幅最大Bc摆的振幅最大Cc摆的振幅、周期最大，b摆的振动周期最小Da、b、c三摆的振动周期均等于d摆的振动周期概念规律练知识点一对阻尼振动的理解1一

3、单摆做阻尼振动，则在振动过程中()A振幅越来越小，周期也越来越小B振幅越来越小，周期不变C在振动过程中，通过某一位置时，机械能始终不变D振动过程中，机械能不守恒，周期不变2如图3所示是单摆做阻尼振动的振动图线，下列说法中正确的是()图3A摆球A时刻的动能等于B时刻的动能B摆球A时刻的势能等于B时刻的势能C摆球A时刻的机械能等于B时刻的机械能D摆球A时刻的机械能大于B时刻的机械能知识点二受迫振动和共振3如图4所示是用来测量各种电动机转速计的原理图在同一铁支架MN上焊有固有频率依次为80 Hz、60 Hz、40 Hz、20 Hz的四个钢片a、b、c、d.将M端与正在转动的电动机接触，发现b钢片振幅

4、最大，图4(1)电动机的转速为多大？(2)四个钢片a、b、c、d的振动频率分别是_、_、_、_.4如图5为单摆在两次受迫振动中的共振曲线，则下列说法正确的是()图5A若两次受迫振动分别在月球上和地球上进行，且摆长相同，则图线表示月球上单摆的共振曲线B若两次受迫振动是在地球上同一地点进行，则两次摆长之比l1l2254C图线若是在地面上完成的，则该摆摆长约为1 mD若摆长均为1 m，则图线是在地面上完成的方法技巧练利用共振趋利避害5如图6所示，为共振筛的示意图，把筛子用四根弹簧支起，在筛架上安装一个偏心轮，就形成了共振筛，请解释共振筛的工作原理图66支撑列车车厢的弹簧固有频率为2 Hz，若列车行驶

5、在每根长为12.5 m的铁轨连成的铁道上，则当列车运行速度多大时，车厢振动的剧烈程度最大？1一单摆在空气中振动，振幅逐渐减小，下列说法正确的是()A振动的机械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2下列说法正确的是()A某物体做自由振动时，其振动频率与振幅无关B某物体做受迫振动时，其振动频率与固有频率无关C某物体发生共振时的频率等于其自由振动的频率D某物体发生共振时的振动就是无阻尼振动3下列振动中属于受迫振动的是()A用重锤敲击一下悬吊着的钟后，钟的摆动B打点计时器接通电源后，振针的振动C小

6、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4下列说法正确的是()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阻尼振动的振幅可以保持不变D受迫振动稳定后的频率与自身物理条件有关5把一个筛子用四根弹簧支起来，筛子上装一个电动偏心轮，它每转一周给筛子一个驱动力，这就做成了一个共振筛，筛子在做自由振动时，20 s内完成了10次全振动在某电压下电动偏心轮转速是36 r/min，已知如果增大电压可以使偏心轮转速提高；增加筛子质量，可以增大筛子的固有周期，那么，要使筛子的振幅增大，下列做法正确的是()A提高输入电压 B降低输入电压C增加筛子质量 D减少

7、筛子质量6部队经过桥梁时，规定不许齐步走，登山运动员登高山时，不许高声叫喊，主要原因是()A减轻对桥的压力，避免产生回声B减少对桥、雪山的冲量C避免使桥、使雪山发生共振D使桥受到的压力更不均匀，使登山运动员耗散能量减少7正在运转的机器，当其飞轮以角速度0匀速转动时，机器的振动并不强烈，切断电源，飞轮的转动逐渐慢下来，在某一小段时间内机器却发生了强烈的振动，此后飞轮转速继续变慢，机器的振动也随之减弱在机器停下来之后若重新启动机器，使飞轮转动的角速度从零较缓慢地增大到0，在这一过程中()A机器不一定会发生强烈振动B机器一定会发生强烈的振动C若机器发生强烈振动，强烈振动发生在飞轮的角速度为0时D若机

8、器发生强烈振动，强烈振动发生时飞轮的角速度肯定小于0题号1234567答案8.如图7所示是一弹簧振子做受迫振动时的振幅与驱动力频率的关系，由图可知()图7A驱动力的频率为f2时，振子处于共振状态B驱动力的频率为f3时，振子的振动频率为f3C假如让振子自由振动，它的频率为f2D振子做自由振动时，频率可以为f1、f2和f39任何物体都有一定的固有频率，如果把人作为一个整体来看，在水平方向的固有频率约为36 Hz，竖直方向的固有频率约为48 Hz，拖拉机驾驶员、风镐、风铲、铆钉机等操作工在工作时将做_振动，这时若操作工的振动频率跟振源的频率_就会对操作工的身体造成伤害，为保障操作工的安全与健康，有关

9、部门做出规定，用手操作的各类振动机械的频率必须大于20 Hz，这是为了防止_所造成的危害10如图8所示，轻直杆OC的中点悬挂一个弹簧振子，其固有频率为2 Hz.杆的O端有固定有光滑轴，C端下边由凸轮支持，凸轮绕其轴转动，转速为n.当n从0逐渐增大到5 转/秒过程中，振子M的振幅变化情况将是_当n_转/秒时振幅最大若转速稳定在5转/秒，M的振动周期是_图811如图9所示是一个单摆的共振曲线图9(1)若单摆所处环境的重力加速度g取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？12汽车的质量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k1.5105 N

10、/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f (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，人感觉到最难受？(已知210，g取10 m/s2)第5节外力作用下的振动1外力固有频率系统本身的性质固有周期2阻力振幅阻尼3周期驱动驱动受迫无驱动力等于共振4AB5AD发生共振的条件是f固f驱，所以A对，B错；无阻尼振动是振幅不变的振动当系统受到阻力时，若外界能够补充能量，则也可能做无阻尼振动，故C错，D对，正确选项为A、D.6B受迫振动的周期等于驱动力的周期，故T s s7ADa

11、、b、c三个单摆都在驱动力的作用下做受迫振动，驱动力的频率(周期)即为d摆的固有频率(周期)，所以四个摆的振动频率(周期)都相等，即为d摆的固有频率(周期)，故选项C错误，D正确当驱动力的频率等于物体的固有频率时，振幅最大，由于a摆和d摆摆长相等即固有频率相等，a摆达到共振，振幅最大，故选项A正确，B错误课堂探究练1BD该题考查阻尼振动的能量和周期因单摆做阻尼振动，所以振幅越来越小，机械能越来越小振动周期不变，只是比单摆的固有周期大点评阻尼振动的周期是不变的，但它不等于固有周期，由于阻力的作用，它比固有周期大2BD该题考查阻尼振动的图象以及能量的转化关系在单摆振动过程中，因不断克服空气阻力做功

12、使机械能能逐渐转化为内能，故C错，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由于A、B两时刻，单摆的位移相等，所以势能相等，但动能不相等，A错，B对点评机械能E等于动能Ek和势能Ep之和，即EEkEp.阻尼振动中，E减小，但动能和势能相互转化当Ep相等时，Ek不相等，而从振动图象上，可以确定Ep的关系3(1)60 r/s(2)60 Hz、60 Hz、60 Hz、60 Hz 解析(1)b钢片发生了共振，由共振发生的条件可知f驱f固，因此电动机的转动频率为60 Hz，即转速为60 r/s.(2)四个钢片a、b、c、d都是做受迫振动，其振动频率与固有频率无关，都等于

13、驱动力的频率，即都等于电动机的转动频率60 Hz.点评做受迫振动的物体，其振动周期等于驱动力的周期，与本身的固有周期无关4ABC图线中振幅最大处对应的频率应与做受迫振动的单摆的固有频率相等，从图线上可以看出，两摆固有频率f0.2 Hz，f0.5 Hz.根据周期公式可得f 当两摆在月球和地球上分别做受迫振动且摆长相等时，g越大，f越大，所以gg，由于月球上的重力加速度比地球上的小，所以图线表示月球上单摆的共振曲线，选项A正确；若两次受迫振动是在地球上同一地点进行，则g相同，两次摆长之比ll，所以B正确；图线若是在地面上完成的，将g9.8 m/s2、f0.5 Hz，代入式可得l21 m，所以C正确

14、，D错误故应选A、B、C.点评发生共振的条件是f驱f固，此时振动的振幅最大，因此可以从共振曲线上找出物体振动的固有频率5见解析解析偏心轮在电动机的带动下发生转动，适当调节偏心轮的转速(通过调整所加电压来实现)，可以使筛子受到的驱动力的频率接近筛子的固有频率，这时筛子发生共振，有显著的振幅，这样就提高了筛除杂物的效率625 m/s解析列车运行时，车轮每通过相邻两根铁轨的连接处时，就会受到一次撞击所以车厢和弹簧构成的振动系统，在这种周期性变化的撞击力驱动力的作用下做受迫振动驱动力的周期为l/v，由共振条件，当ff固2 Hz时，列车车厢发生共振，解得vfl25 m/s.方法总结(1)当所研究的问题涉

15、及生活中的共振实例时，要弄清楚谁充当驱动力，进一步找出驱动力的频率，然后根据要求回答相关问题(2)生活中共振现象的实例很多，有的有益，有的有害当我们利用共振时，应使驱动力的频率尽量接近系统的固有频率；当防止共振时，应使驱动力的频率尽量远离系统的固有频率课后巩固练1AD单摆振动过程中，会不断克服空气阻力做功使机械能逐渐转化为内能，A、D对；虽然单摆总的机械能在逐渐减少，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，动能逐渐减少，势能逐渐增加，而势能转化为动能时，势能逐渐减少，动能逐渐增加，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错2ABC3B受迫振

16、动是振动物体在驱动力作用下的运动，故只有B对，C是阻尼振动，D是简谐运动4A实际的自由振动必须不断克服外界阻力(如空气等)做功而消耗能量，振幅会逐渐减小，所以选项A正确；只有在驱动力(周期性)作用下的振动才是受迫振动，选项B错误；阻尼振动的振幅一定越来越小，所以选项C错；受迫振动稳定时的频率由驱动力频率决定，与自身因素无关，选项D错误5BD筛子的固有频率f固 Hz0.5 Hz，偏心轮的转速n36 r/min0.6 r/s，故f驱0.6 Hz，可见f固f驱，由共振条件可知，要增大筛子做受迫振动的振幅，就要使f固与f驱尽量接近，可降低输入电压，以降低f驱，B正确；也可以减小筛子质量，使T固减小，f

17、固增大，D正确6C部队过桥时若齐步走会给桥梁施加周期性外力，容易使桥的振动幅度增加，即发生共振，造成桥梁倒塌；登山运动员登高山时高声叫喊，声波容易引发雪山共振而发生雪崩，故应选C.7BD8ABC由图象知，当驱动力频率为f2时，振子的振幅最大，可确定振子的固有频率为f2，当振子自由振动时其频率为固有频率，故选项A、C正确，D错误；由受迫振动的特点可知选项B正确9受迫相等共振10先增大后减小20.2 s解析因为f固2 Hz，而驱动力频率f从0增加到5 Hz，当f驱f固时，发生共振，振幅最大11(1)2.8 m(2)向左移动解析(1)由图象知，单摆的固有频率f0.3 Hz.由f得l m2.8 m(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，故共振曲线的峰将向左移动125人解析当人的固有频率与弹簧振动的频率相等时即达到共振，此时人感觉最难受，则f 2 Hz，解得l m对汽车和所有的人受力分析有：kl(Mnm)g，得n4.85(人)8