金版教程高中物理选修34课时精练第十一章机械振动115.docx
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金版教程高中物理选修34课时精练第十一章机械振动115
05课后课时精练
1.下列说法正确的是( )
A.实际的自由振动必然是阻尼振动
B.做阻尼振动的振子的振幅和频率都在减小
C.有阻力的振动叫做受迫振动
D.物体在周期性外力作用下的振动叫做受迫振动
E.受迫振动稳定后频率与自身物理条件有关
F.驱动力频率等于物体的固有频率时,受迫振动的振幅最大
解析:
做阻尼振动的振子频率保持不变,B错;有阻力的振动叫做阻尼振动,C错;受迫振动稳定后的频率由驱动力频率决定,E错。
答案:
ADF
2.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、雪山的冲击力
C.避免使桥发生共振和使雪山发生共振
D.使桥受到的压力更不均匀,使登山运动员耗散能量减少
解析:
部队过桥时如齐步走,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。
答案:
C
3.如图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8Hz,乙弹簧振子的固有频率为72Hz,当支架在受到竖直方向且频率为9Hz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( )
A.甲的振幅较大,且振动频率为8Hz
B.甲的振幅较大,且振动频率为9Hz
C.乙的振幅较大,且振动频率为9Hz
D.乙的振幅较大,且振动频率为72Hz
解析:
当驱动力的频率与固有频率接近时,振幅增大,且受迫振动的频率等于驱动力频率,B对。
答案:
B
4.一洗衣机在正常工作时非常平稳,当切断电源后,发现洗衣机先是振动越来越剧烈,然后振动再逐渐减弱。
对这一现象,下列说法正确的是( )
A.正常工作时,洗衣机波轮的运转频率比洗衣机的固有频率大
B.正常工作时,洗衣机波轮的运转频率比洗衣机的固有频率小
C.正常工作时,洗衣机波轮的运转频率等于洗衣机的固有频率
D.当洗衣机振动最剧烈时,波轮的运转频率恰好等于洗衣机的固有频率
解析:
切断电源后,波轮的转动逐渐慢下来,在某一小段时间内洗衣机发生了强烈的振动,说明了此时波轮的频率与洗衣机的固有频率相同,发生了共振。
此后波轮转速减慢,则f驱<f固,所以共振现象消失,洗衣机的振动随之减弱。
答案:
AD
5.
如图所示的演示装置,一根张紧的水平绳上挂着五个单摆,其中A、E摆长相同,先使A摆动,其余各摆也摆动起来,可以发现振动稳定后( )
A.各摆的固有周期均相同
B.各摆振动的周期均与A摆相同
C.C摆振幅最大
D.B摆振动周期最小
解析:
单摆的固有周期由摆长决定,故除A、E固有周期相同外,其他摆的固有周期都不相同,A错。
A摆动后,通过水平绳对周围的B、C、D、E四个单摆提供周期性的驱动力,四摆都在同一驱动力作用下运动,故它们的振动周期均与A摆的固有周期相同,B对、D错。
其中E摆发生共振现象,振幅最大,C错。
答案:
B
6.
在图所示的装置中,在曲轴AB上悬挂一个弹簧振子,若不转动把手C,让其上下振动,周期为T1,若使把手以周期T2(T2>T1)匀速转动,当运动都稳定后,则( )
A.弹簧振子的振动周期为T1
B.弹簧振子的振动周期为T2
C.要使弹簧振子振幅增大,可让把手转速减小
D.要使弹簧振子振幅增大,可让把手转速增大
解析:
转动把手后,弹簧振子做受迫振动,故其振动的周期等于转动把手的周期T2,A错,B对。
要使弹簧振子的振幅增大,应使转动把手的周期向振子的固有周期T1靠近,即减小转动把手的周期,让把手转得更快,C错,D对。
答案:
BD
7.某同学在研究单摆的受迫振动时,得到如图所示的共振曲线。
横轴表示驱动力的频率,纵轴表示稳定时单摆振动的振幅。
已知重力加速度为g,下列说法中正确的是( )
A.由图中数据可以估算出摆球的摆长
B.由图中数据可以估算出摆球的质量
C.由图中数据可以估算出摆球的最大动能
D.如果增大该单摆的摆长,则曲线的峰将向右移动
解析:
从单摆的共振曲线可以得出单摆的固有频率,单摆的固有频率等于振幅最大时的驱动力的频率,根据单摆的频率可以计算出单摆的周期,根据单摆的周期公式可以算出单摆的摆长,选项A正确;从单摆的周期无法计算出单摆的摆球质量和摆球的最大动能,选项B、C错误;如果增大单摆的摆长,单摆的周期增大,频率减小,曲线的峰将向左移动,选项D错误。
答案:
A
8.一砝码和一轻弹簧构成弹簧振子,如下图甲所示的装置可用于研究该弹簧振子的受迫振动。
匀速转动把手时,曲杆给弹簧振子以驱动力,使振子做受迫振动。
把手匀速转动的周期就是驱动力的周期,改变把手匀速转动的速度就可以改变驱动力的周期。
若保持把手不动,给砝码一向下的初速度,砝码便做简谐运动,振动图线如下图乙所示。
当把手以某一速度匀速转动,受迫振动达到稳定时,砝码的振动图线如下图丙所示。
若用T0表示弹簧振子的固有周期,T表示驱动力的周期,Y表示受迫振动达到稳定后砝码振动的振幅,则( )
A.由图线可知T0=4s
B.由图线可知T0=8s
C.当T在4s附近时,Y显著增大,当T比4s小得多或大得多时,Y很小
D.当T在8s附近时,Y显著增大,当T比8s小得多或大得多时,Y很小
解析:
若保持把手不动,砝码以某一初速度做简谐运动,为自由振动,题图乙为砝码的自由振动图象,由图读出周期T0=4s,为砝码的固有周期。
当把手以某一速度匀速转动时,砝码为受迫振动,此时砝码振动的周期T为驱动力的周期,图丙为砝码做受迫振动的图象,由图读出的周期T=8s,为砝码做受迫振动的周期,也为驱动力的周期。
当驱动力的周期越靠近砝码的固有周期时,砝码的振动越剧烈,振幅越大。
当驱动力的周期偏离砝码的固有周期时,砝码的振动减弱,振幅减小,所以A、C选项正确。
答案:
AC
9.铺设铁轨时,每两根钢轨接缝处都必须留有一定的间隙,匀速运行的列车经过轨端接缝处时,车轮就会受到一次冲击。
由于每一根钢轨长度相等,所以这个冲击力是周期性的,列车受到周期性的冲击做受迫振动。
普通钢轨长为12.6m,列车固有振动周期为0.315s。
下列说法正确的是( )
A.列车的危险速率为40m/s
B.列车过桥需要减速,是为了防止列车发生共振现象
C.列车运行的振动频率和列车的固有频率总是相等的
D.增加钢轨的长度有利于列车高速运行
解析:
共振的条件是驱动力的频率等于系统的固有频率,由T=
可求出危险车速为40m/s。
列车过桥需要减速,是为了防止桥发生共振现象,故选项B错误。
在列车运行过程中应避免共振,保证行车安全,选项C错误。
列车固有周期恒定,由v=
知,增加钢轨的长度有利于列车高速运行。
故本题正确选项是A、D。
答案:
AD
10.
某同学看到一只鸟落在树枝上的P处(如图所示),树枝在10s内上下振动了6次。
鸟飞走后,他把50g的砝码挂在P处,发现树枝在10s内上下振动了12次。
将50g的砝码换成500g的砝码后,他发现树枝在15s内上下振动了6次。
你估计鸟的质量最接近( )
A.50gB.200g
C.500gD.550g
解析:
振动系统的频率是由振动系统的自身来决定的。
鸟与树枝组成的系统频率f1=
Hz=0.6Hz。
50g砝码与树枝组成的系统频率f2=
Hz=1.2Hz。
500g砝码与树枝组成的系统频率为f3=
Hz=0.4Hz,而f3<f1<f2,故鸟的质量应在50g与500g之间,故选B。
答案:
B
11.如下图所示为单摆在两次受迫振动中的共振曲线,下列说法正确的是( )
A.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Ⅰ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l1∶l2=25∶4
C.图线Ⅱ若是在地球上完成的,则该摆摆长约为1m
D.若摆长约为1m,则图线Ⅰ是在地球上完成的
解析:
图线中振幅最大处对应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,两摆的固有频率
f1=0.2Hz,f2=0.5Hz
根据周期公式可得f=
=
当两摆分别在月球上和地球上做受迫振动且摆长相等时,g越大,f越大,所以g2>g1,由于月球上的重力加速度比地球上的小,所以图线Ⅰ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
l1∶l2=
∶
=25∶4,所以选项B正确。
图线Ⅱ若是在地球上完成的,将g=9.8m/s2和f2=0.5Hz代入频率的计算公式可解得l2=1m,所以选项C正确,D错误。
答案:
ABC
12.
如图所示,轻直杆OC的中点悬挂一个弹簧振子,其固有频率为2Hz,杆的O端有固定光滑轴,C端下边由凸轮支持,凸轮绕其轴转动,转速为n。
(1)在n从0逐渐增大到5r/s的过程中,振子M的振幅变化情况将是怎样的?
(2)当n=________r/s时振幅最大。
(3)若转速稳定在5r/s,M的振动周期是________。
解析:
(1)当凸轮转速为n=5r/s时,它给弹簧振子的驱动力的频率为f驱=5Hz,当驱动力频率逐渐接近弹簧振子的固有频率时,其振幅逐渐增大,当f驱逐渐远离f固时,其振幅逐渐减小。
因此,在n从0逐渐增大到5r/s的过程中,其振幅先变大再变小。
(2)当f驱=f固时,振幅最大,即n=2r/s时。
(3)当f驱=5Hz时,此时振子做受迫振动,其振动频率f=f驱=5Hz,其振动周期为T=
=
s=0.2s。
答案:
(1)见解析
(2)2 (3)0.2s
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- 教程 高中物理 选修 34 课时 精练 第十一 机械振动 115