高中物理 第十一章 機械振動 5外力作用下的振動自我小測 新人教版選修3-41

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外力作用下的振動 1．一單擺做阻尼振動，則在振動過程中(　　)。 A．振幅越來越小，周期也越來越小 B．振幅越來越小，周期不變 C．在振動過程中，通過某一位置時，機械能始終不變 D．振動過程中，機械能不守恒，周期不變 2．由于存在摩擦和空氣阻力，任何物體的機械振動嚴格地講都不是簡諧運動，這時振動的振幅、周期和機械能的變化情況是(　　)。 A．振幅減小，周期減小，機械能減少 B．振幅減小，周期不變，機械能減少 C．振幅不變，周期減小，機械能減少 D．振幅不變，周期不變，機械能減少 3．某簡諧振子，自由振動時的振動圖象如圖甲中的曲線 Ⅰ 所示，而在某驅(qū)動力作用下做受迫振動時，穩(wěn)定后的振動圖象如圖甲中的曲線 Ⅱ 所示，那么，此受迫振動對應(yīng)的狀態(tài)可能是圖乙中的(　　)。 A．A點 B．B點 C．C點 D．一定不是C點 4．下列敘述中不屬于共振現(xiàn)象的有(　　)。 A．大隊人馬邁著整齊步伐過橋可能會導致橋梁斷裂 B．耳朵湊近空熱水瓶口能聽到嗡嗡的聲音 C．海上風暴引起強烈的震動所產(chǎn)生的次聲波(頻率f<20 Hz)可使海員喪命 D．把彈簧振子拉到距離平衡位置最遠處時放手，則此時振幅最大 5．兩個彈簧振子，甲的固有頻率為100 Hz，乙的固有頻率為400 Hz。若它們均在頻率為300 Hz的驅(qū)動力作用下振動，則(　　)。 A．甲的振幅較大，振動頻率是100 Hz B．乙的振幅較大，振動頻率是300 Hz C．甲的振幅較大，振動頻率是300 Hz D．乙的振幅較大，振動頻率是400 Hz 6．雖然有些振動有能量損耗，但只要不斷補充能量，振動就能持續(xù)，心臟跳動就是這樣。下列振動現(xiàn)象中與心跳相似的是(　　)。 A．彈簧振子的振動 B．單擊音叉的振動 C．鐘擺的振動 D．撥一次琴弦的振動 7．如圖為單擺在兩次受迫振動中的共振曲線，則下列說法中正確的是(　　)。 A．若兩次受迫振動分別在月球上和地球上進行，且擺長相同，則圖線 Ⅰ 表示月球上單擺的共振曲線 B．若兩次受迫振動是在地球上同一地點進行，則兩次擺長之比lⅠ∶lⅡ＝25∶4 C．圖線 Ⅱ 若是在地面上完成的，則該擺擺長約為1 m D．若擺長均為1 m，則圖線Ⅰ是在地面上完成的 8．如圖所示，輕直桿OC的中點懸掛一個彈簧振子，其固有頻率為2 Hz。桿的O端有固定光滑軸，C端下邊由凸輪支持，凸輪繞其軸轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)速為n。在n從0逐漸增大到5 r/s的過程中，振子M的振幅變化情況將是__________，當n＝__________ r/s時振幅最大。若轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在5 r/s，M的振動周期是__________ s。 9．在火車車廂里吊著一小球，由于在鋼軌接合處有振動，使球擺動，若鋼軌長12.5 m，線長40 cm，那么當火車的速度達到多大時，球振動的振幅最大？ 10．火車在軌道上行駛時，由于在鋼軌接頭處車輪受到撞擊而上下振動。如果防震彈簧每受104 N的力將被壓縮20 mm，而每根彈簧的實際負荷為5 000 kg，已知彈簧的振動周期，問車速為多大時，列車振動得最劇烈？(設(shè)鋼軌長為12.5 m，g取10 m/s2) 參考答案 1. 答案：BD　該題考查阻尼振動的能量和周期。因單擺做阻尼振動，所以振幅越來越小，機械能越來越少。振動周期不變，只是比單擺的固有周期大。 2. 答案：B　物體做阻尼振動時，機械能減少，振幅減小，但周期不變(但大于固有周期)，故B選項正確。 3. 答案：AD　振子的固有周期與驅(qū)動力周期的關(guān)系是T驅(qū)＝，所以受迫振動的狀態(tài)一定不是圖乙中的C點，可能是A點，故A、D項正確。 4. 答案：D 5. 答案：B　物體做受迫振動時，受迫振動的頻率與驅(qū)動力頻率相等，與固有頻率無關(guān)，但當驅(qū)動力的頻率與固有頻率相等時，振動最強烈，固有頻率越接近驅(qū)動力的頻率受迫振動的振幅越大，故B項正確。 6. 答案：C　彈簧振子的振動、單擊音叉的振動及撥一次琴弦的振動都有能量損失，但沒有能量補充，振動在一段時間后就會停止，不能持續(xù)下去；而鐘擺的振動雖有能量損失，但不斷補充能量(如電能、機械能)，振動能夠持續(xù)下去，故選項C正確。 7. 答案：ABC　受迫振動的頻率與固有頻率無關(guān)，但當驅(qū)動力的頻率與物體固有頻率相等時，受迫振動的振幅最大，所以，可以根據(jù)物體做受迫振動的共振曲線判斷出物體的固有頻率。根據(jù)單擺振動周期公式T＝，可以得到單擺固有頻率f＝，根據(jù)圖象中f的信息可以推斷擺長或重力加速度的變化情況。 8. 解析：本題考查受迫振動的頻率和產(chǎn)生共振的條件的分析。振子固有頻率為2 Hz，凸輪的轉(zhuǎn)動頻率就是驅(qū)動力的頻率，即f驅(qū)從0增大到5 Hz。變化過程中，先接近固有頻率，達到相等后又偏離固有頻率，故振幅先增大后減小。當f驅(qū)＝f固＝2 Hz，即n＝2 r/s時振幅最大。當n＝5 r/s時，T驅(qū)＝0.2 s。受迫振動的周期取決于驅(qū)動力的周期，即也為0.2 s。 答案：先增大后減小　2　0.2 9. 解析：懸線吊著的小球由于車輪在鋼軌接合處受到?jīng)_擊而擺動，顯然穩(wěn)定后擺球做受迫振動，在受迫振動中當驅(qū)動力的頻率等于小球振動的固有頻率時發(fā)生共振，單擺振動的振幅最大，f驅(qū)＝f固。 設(shè)鋼軌長為l，線長為l′， 有 解得v＝。 答案：10 m/s 10. 解析：由題意可知彈簧在做受迫振動，要使振動最強烈，必然是彈簧發(fā)生共振，此時必須滿足：f驅(qū)＝f固(或T驅(qū)＝T固)。 根據(jù)題意知，防震彈簧的勁度系數(shù)為 k＝＝5105 N/m 由于每根彈簧的實際負荷為m＝5 000 kg，所以彈簧的固有周期為 T固＝＝0.2π s 當振動最強烈時有T驅(qū)＝＝0.2π s 故火車的速度為v≈＝19.9 m/s。 答案：19.9 m/s