专题11.5外力作用下的振动-试题之课时同步2017-2018学年高二物理人教版（选修3-4）
文档属性
| 名称 | 专题11.5外力作用下的振动-试题之课时同步2017-2018学年高二物理人教版（选修3-4） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 661.0KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2018-05-21 07:53:23 | ||
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文档简介
第十一章 机械振动
第5节 外力作用下的振动
1．一个摆长约1 m的单摆，在下列的四个随时间变化的驱动力作用下振动，要使单摆振动的振幅尽可能增大，应选用的驱动力是2·1·c·n·j·y
A． B．
C． D．
【答案】C
2．铁轨上每根钢轨长12 m，若支持车厢的弹簧固有频率是2 Hz，那么列车以多大速度行驶时，车厢振动最厉害21·cn·jy·com
A．6 m/s B．12 m/s
C．24 m/s D．48 m/s
【答案】C
【解析】弹簧振子的固有频率是有弹簧振子自身特点决定的，与振子的振幅是无关的，当固有频率与实际平率接近时振幅越大，由题意可得：铁轨上每根钢轨长12 m，若支持车厢的弹簧固有频率是2 Hz，那么列车以24 m/s速度行驶时，车厢振动最厉害，所以C正确。【出处：21教育名师】
3．如图所示，曲轴上挂一个弹簧振子，转动摇把曲轴可带动弹簧振子上下振动。开始时不转动摇把，让振子自由振动，测得频率为2 Hz，现匀速转动摇把，转速为240 r/min，则
A．当振子稳定振动时，它的振动周期是0.5 s
B．当振子稳定振动时，它的振动周期是0.25 s
C．当转速为240 r/min时，弹簧振子的振幅最大
D．转速越大，弹簧振子的振幅就越大
【答案】B
4．一单摆做阻尼振动，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
【答案】BD
【解析】单摆做阻尼振动，振幅越来越小，周期不变，振动过程中，机械能不守恒，因为能量越来越少，机械能减少转化为内能。由题意可得BD正确。21cnjy.com
5．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
【答案】B
【解析】敲击后的钟不再受驱动力，其振动是自由振动，不属于受迫振动，故A错误；电磁式打点计时器接通电源后，振针的振动受电源的驱动，属于受迫振动，振荡频率等于交流电的频率，故B正确；小孩睡在自由摆动的吊床上，小孩随着吊床一起摆动，由于空气阻力的作用，小孩和吊床一起做阻尼振动，故选项C错误；忽略空气阻力，弹簧振子在竖直方向上沿上下方向振动时，受到的合外力属于简谐运动回复力的特点，故属于简谐振动，故D错误。【来源：21·世纪·教育·网】
【名师点睛】受迫振动也称强迫振动，在外来周期性力的持续作用下，振动系统发生的振动称为受迫振动，受迫振动的频率等于驱动力的频率；当受迫振动中的固有频率等于驱动力频率时，出现共振现象，结合共振的利用与防止的方法解答。www-2-1-cnjy-com
6．一个单摆做受迫振动，其共振曲线（振幅A与驱动力的频率f的关系）如图所示，则
A．此单摆的摆长约为1 m
B．此单摆的固有周期约为0.5 s
C．若摆长增大，单摆的固有频率增大
D．若摆长增大，共振曲线的峰值将向右移动
【答案】A
【名师点睛】受迫振动的频率等于驱动力的频率；当受迫振动中的固有频率等于驱动力频率时，出现共振现象。
7．如图所示，在一根张紧的绳上挂四个单摆，其中摆球A的质量比其他三个摆球的质量大很多，它们的摆长关系：为LC>LA=LB>LD。当摆球A摆动起来后，通过张紧的绳的作用使其余三个摆球也摆动起来，达到稳定后，有21教育网
A．单摆B、C、D中B摆的振幅最大，但它们振动周期一样大
B．单摆B、C、D中C摆的振幅最大，振动周期也最大
C．单摆B、C、D的振幅一样大，振动周期也一样大
D．单摆B、C、D中各摆的振幅不同，振动周期也不同
【答案】A
【名师点睛】本题关键明确两点：受迫振动的频率等于驱动力频率；当固有频率等于驱动力频率时，出现共振现象。21·世纪*教育网
8．一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，如图所示，使d摆开始振动，则其余三摆的振动情况是2-1-c-n-j-y
A．b摆的振幅最大
B．c摆的振幅最大
C．c摆的振动周期最大，b摆的振动周期最小
D．a、b、c三摆的振动周期均等于d摆的振动周期
【答案】D
【解析】d摆摆动，其余各摆也摆动起来，它们均做受迫振动，则它们的振动周期均等于d摆的摆动周期，故C错误，D正确；由于a、d摆长相同，所以这两个摆的固有频率相同，则a摆出现共振现象，振幅达到最大，故AB错误。【来源：21cnj*y.co*m】
【名师点睛】解决本题的关键知道受迫振动的频率等于驱动率的频率，当驱动力的频率接近物体的固有频率时，振幅最大，即共振。【版权所有：21教育】
9．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21教育名师原创作品
A． 当fB． 当f>f0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f0
D． 该振动系统的振动稳定后，振动的频率等于f
【答案】BD
【解析】当f=f0时，系统达到共振，振幅最大，故f＜f0时，随f的增大，振幅振大，故A错误；当f＞f0时，随f的减小，驱动力的频率接近固有频率，故该振动系统的振幅增大，故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，故C错误；系统的振动稳定后，系统的振动频率等于驱动力的频率，故振动频率等于f，故D正确。21*cnjy*com
【名师点睛】本题应明确受迫振动的频率等于驱动力的频率，而当驱动力的频率等于物体的固有频率时，物体的振动最强烈。21*cnjy*com
10．下列说法中正确的是。
A．全息照片的拍摄利用了光的衍射原理
B．只有发生共振时，受迫振动的频率才等于驱动力频率
C．高速飞离地球的飞船中的宇航员认为地球上的时钟变慢
D．鸣笛汽车驶近路人的过程中，路人听到的声波频率与该波源的相比增大
【答案】CD
11．在飞机的发展史中有一个阶段，飞机上天后不久，飞机的机翼很快就抖动起来，而且越抖越厉害，后来人们经过了艰苦地探索，利用在飞机机翼前缘处装置一个配重杆的方法解决了这一问题，在飞机机翼前装置配重杆的主要目的是
A．加大飞机的惯性
B．使机体更加平衡
C．使机翼更加牢固
D．改变机翼的固有频率
【答案】D
【解析】飞机飞上天后，在气流周期性驱动力作用下做受迫振动，机翼越抖越厉害说明气流驱动力周期与机翼的固有周期非常接近或相等。在机翼前缘处装置配重杆，目的是通过改变机翼的质量来改变其固有频率，使驱动力频率与固有频率相差较大，从而达到避免共振的目的，故D选项正确。
12．2011年3月11日14时46分，日本宫城县和岩手县等地发生9.0级地震，导致很多房屋坍塌，场景惨不忍睹，就此事件，下列说法不正确的有
A．所有建筑物振动周期相同
B．建筑物的振动周期由其固有周期决定
C．所有建筑物振幅相同
D．所有建筑物均做受迫振动
【答案】BC
【解析】由于物体作受迫振动达到稳定后的振动周期是由驱动力的周期来决定的，而跟振动物体本身的固有周期无关，而发生共振的条件是驱动力的频率等于物体本身固有的频率，故AD正确，BC错误；此题选择错误的选项，故选BC。
13．如图所示，在曲柄A上悬挂一个弹簧振子，如果转动摇把C可带动曲轴BAD，用手往下拉振子，再放手使弹簧振子上下振动，测得振子在10 s内完成20次全振动，然后匀速转动摇把，当转速为_______r/min，弹簧振子振动最剧烈，稳定后的振动周期为________s。
【答案】120 0.25
14．若列车车厢与其负荷总质量为m=55.0 t，车厢弹簧每受1.0 t重就被压缩s=0.80 mm，我国铁路一般轨长为L=12.6 m，列车的危险速率（发生激烈颠簸时的速率）为 km/h。21世纪教育网版权所有
【答案】108
【解析】单摆做阻尼振动，物体的振动频率与受迫振动频率相等。当受迫振动频率与固有频率相等时就会共振，共振回对车厢弹簧产生巨大影响，所以要避免共振。危险速率为108 km/h。
15．如右图所示，曲轴上挂一弹簧振子，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_______s，为增大振幅，应_______（填“增大”或“减小”）转速。
【答案】0.25 减小
【名师点睛】本题关键根据受迫振动的周期等于驱动力的周期和产生共振的条件：驱动力的周期等于固有周期。
16．如图所示，一个竖直圆盘转动时，固定在圆盘上的小圆柱带动一个T形支架在竖直方向振动，T形支架的下面系着一个弹簧和小球组成的振动系统，小球浸没在水中。当圆盘静止时，让小球在水中振动，球将做阻尼振动。现使圆盘以不同的频率振动，测得共振曲线如右图。（为方便计算g=9.86 m/s2，π=3.14）
（1）当圆盘以0.4 s的周期匀速转动，经过一段时间后，小球振动达到稳定，它振动的频率是多少？
（2）若一个单摆的摆动周期与球做阻尼振动的周期相同，该单摆的摆长为多少？（结果保留三位有效数字）
【答案】（1）2.5 Hz （2）2.78 m
【解析】（1）小球振动达到稳定时周期为0.4 s，频率为2.5 Hz。
（2）由图象可以看出单摆的固有频率为0.3 Hz，期周期为，
由单摆的周期公式
解得
17．如图所示为一单摆的共振曲线，该单摆的摆长约为多少？共振时单摆的振幅为多大？共振时摆球的最大加速度和最大速度的大小各为多少？(g取10 m/s2)www.21-cn-jy.com
【答案】l＝1 m Am＝8 cm am＝0.8 m/s2 vm＝0.25 m/s
摆能达到的最大偏角的情况下，共振时：，（其中以弧度为单位，当很小时，，弦A近似为弧长。）
所以：
根据单摆运动过程中机械能守恒可得：
其中：
第5节 外力作用下的振动
1．一个摆长约1 m的单摆，在下列的四个随时间变化的驱动力作用下振动，要使单摆振动的振幅尽可能增大，应选用的驱动力是2·1·c·n·j·y
A． B．
C． D．
【答案】C
2．铁轨上每根钢轨长12 m，若支持车厢的弹簧固有频率是2 Hz，那么列车以多大速度行驶时，车厢振动最厉害21·cn·jy·com
A．6 m/s B．12 m/s
C．24 m/s D．48 m/s
【答案】C
【解析】弹簧振子的固有频率是有弹簧振子自身特点决定的，与振子的振幅是无关的，当固有频率与实际平率接近时振幅越大，由题意可得：铁轨上每根钢轨长12 m，若支持车厢的弹簧固有频率是2 Hz，那么列车以24 m/s速度行驶时，车厢振动最厉害，所以C正确。【出处：21教育名师】
3．如图所示，曲轴上挂一个弹簧振子，转动摇把曲轴可带动弹簧振子上下振动。开始时不转动摇把，让振子自由振动，测得频率为2 Hz，现匀速转动摇把，转速为240 r/min，则
A．当振子稳定振动时，它的振动周期是0.5 s
B．当振子稳定振动时，它的振动周期是0.25 s
C．当转速为240 r/min时，弹簧振子的振幅最大
D．转速越大，弹簧振子的振幅就越大
【答案】B
4．一单摆做阻尼振动，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
【答案】BD
【解析】单摆做阻尼振动，振幅越来越小，周期不变，振动过程中，机械能不守恒，因为能量越来越少，机械能减少转化为内能。由题意可得BD正确。21cnjy.com
5．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
【答案】B
【解析】敲击后的钟不再受驱动力，其振动是自由振动，不属于受迫振动，故A错误；电磁式打点计时器接通电源后，振针的振动受电源的驱动，属于受迫振动，振荡频率等于交流电的频率，故B正确；小孩睡在自由摆动的吊床上，小孩随着吊床一起摆动，由于空气阻力的作用，小孩和吊床一起做阻尼振动，故选项C错误；忽略空气阻力，弹簧振子在竖直方向上沿上下方向振动时，受到的合外力属于简谐运动回复力的特点，故属于简谐振动，故D错误。【来源：21·世纪·教育·网】
【名师点睛】受迫振动也称强迫振动，在外来周期性力的持续作用下，振动系统发生的振动称为受迫振动，受迫振动的频率等于驱动力的频率；当受迫振动中的固有频率等于驱动力频率时，出现共振现象，结合共振的利用与防止的方法解答。www-2-1-cnjy-com
6．一个单摆做受迫振动，其共振曲线（振幅A与驱动力的频率f的关系）如图所示，则
A．此单摆的摆长约为1 m
B．此单摆的固有周期约为0.5 s
C．若摆长增大，单摆的固有频率增大
D．若摆长增大，共振曲线的峰值将向右移动
【答案】A
【名师点睛】受迫振动的频率等于驱动力的频率；当受迫振动中的固有频率等于驱动力频率时，出现共振现象。
7．如图所示，在一根张紧的绳上挂四个单摆，其中摆球A的质量比其他三个摆球的质量大很多，它们的摆长关系：为LC>LA=LB>LD。当摆球A摆动起来后，通过张紧的绳的作用使其余三个摆球也摆动起来，达到稳定后，有21教育网
A．单摆B、C、D中B摆的振幅最大，但它们振动周期一样大
B．单摆B、C、D中C摆的振幅最大，振动周期也最大
C．单摆B、C、D的振幅一样大，振动周期也一样大
D．单摆B、C、D中各摆的振幅不同，振动周期也不同
【答案】A
【名师点睛】本题关键明确两点：受迫振动的频率等于驱动力频率；当固有频率等于驱动力频率时，出现共振现象。21·世纪*教育网
8．一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，如图所示，使d摆开始振动，则其余三摆的振动情况是2-1-c-n-j-y
A．b摆的振幅最大
B．c摆的振幅最大
C．c摆的振动周期最大，b摆的振动周期最小
D．a、b、c三摆的振动周期均等于d摆的振动周期
【答案】D
【解析】d摆摆动，其余各摆也摆动起来，它们均做受迫振动，则它们的振动周期均等于d摆的摆动周期，故C错误，D正确；由于a、d摆长相同，所以这两个摆的固有频率相同，则a摆出现共振现象，振幅达到最大，故AB错误。【来源：21cnj*y.co*m】
【名师点睛】解决本题的关键知道受迫振动的频率等于驱动率的频率，当驱动力的频率接近物体的固有频率时，振幅最大，即共振。【版权所有：21教育】
9．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21教育名师原创作品
A． 当f
C． 该振动系统的振动稳定后，振动的频率等于f0
D． 该振动系统的振动稳定后，振动的频率等于f
【答案】BD
【解析】当f=f0时，系统达到共振，振幅最大，故f＜f0时，随f的增大，振幅振大，故A错误；当f＞f0时，随f的减小，驱动力的频率接近固有频率，故该振动系统的振幅增大，故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，故C错误；系统的振动稳定后，系统的振动频率等于驱动力的频率，故振动频率等于f，故D正确。21*cnjy*com
【名师点睛】本题应明确受迫振动的频率等于驱动力的频率，而当驱动力的频率等于物体的固有频率时，物体的振动最强烈。21*cnjy*com
10．下列说法中正确的是。
A．全息照片的拍摄利用了光的衍射原理
B．只有发生共振时，受迫振动的频率才等于驱动力频率
C．高速飞离地球的飞船中的宇航员认为地球上的时钟变慢
D．鸣笛汽车驶近路人的过程中，路人听到的声波频率与该波源的相比增大
【答案】CD
11．在飞机的发展史中有一个阶段，飞机上天后不久，飞机的机翼很快就抖动起来，而且越抖越厉害，后来人们经过了艰苦地探索，利用在飞机机翼前缘处装置一个配重杆的方法解决了这一问题，在飞机机翼前装置配重杆的主要目的是
A．加大飞机的惯性
B．使机体更加平衡
C．使机翼更加牢固
D．改变机翼的固有频率
【答案】D
【解析】飞机飞上天后，在气流周期性驱动力作用下做受迫振动，机翼越抖越厉害说明气流驱动力周期与机翼的固有周期非常接近或相等。在机翼前缘处装置配重杆，目的是通过改变机翼的质量来改变其固有频率，使驱动力频率与固有频率相差较大，从而达到避免共振的目的，故D选项正确。
12．2011年3月11日14时46分，日本宫城县和岩手县等地发生9.0级地震，导致很多房屋坍塌，场景惨不忍睹，就此事件，下列说法不正确的有
A．所有建筑物振动周期相同
B．建筑物的振动周期由其固有周期决定
C．所有建筑物振幅相同
D．所有建筑物均做受迫振动
【答案】BC
【解析】由于物体作受迫振动达到稳定后的振动周期是由驱动力的周期来决定的，而跟振动物体本身的固有周期无关，而发生共振的条件是驱动力的频率等于物体本身固有的频率，故AD正确，BC错误；此题选择错误的选项，故选BC。
13．如图所示，在曲柄A上悬挂一个弹簧振子，如果转动摇把C可带动曲轴BAD，用手往下拉振子，再放手使弹簧振子上下振动，测得振子在10 s内完成20次全振动，然后匀速转动摇把，当转速为_______r/min，弹簧振子振动最剧烈，稳定后的振动周期为________s。
【答案】120 0.25
14．若列车车厢与其负荷总质量为m=55.0 t，车厢弹簧每受1.0 t重就被压缩s=0.80 mm，我国铁路一般轨长为L=12.6 m，列车的危险速率（发生激烈颠簸时的速率）为 km/h。21世纪教育网版权所有
【答案】108
【解析】单摆做阻尼振动，物体的振动频率与受迫振动频率相等。当受迫振动频率与固有频率相等时就会共振，共振回对车厢弹簧产生巨大影响，所以要避免共振。危险速率为108 km/h。
15．如右图所示，曲轴上挂一弹簧振子，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_______s，为增大振幅，应_______（填“增大”或“减小”）转速。
【答案】0.25 减小
【名师点睛】本题关键根据受迫振动的周期等于驱动力的周期和产生共振的条件：驱动力的周期等于固有周期。
16．如图所示，一个竖直圆盘转动时，固定在圆盘上的小圆柱带动一个T形支架在竖直方向振动，T形支架的下面系着一个弹簧和小球组成的振动系统，小球浸没在水中。当圆盘静止时，让小球在水中振动，球将做阻尼振动。现使圆盘以不同的频率振动，测得共振曲线如右图。（为方便计算g=9.86 m/s2，π=3.14）
（1）当圆盘以0.4 s的周期匀速转动，经过一段时间后，小球振动达到稳定，它振动的频率是多少？
（2）若一个单摆的摆动周期与球做阻尼振动的周期相同，该单摆的摆长为多少？（结果保留三位有效数字）
【答案】（1）2.5 Hz （2）2.78 m
【解析】（1）小球振动达到稳定时周期为0.4 s，频率为2.5 Hz。
（2）由图象可以看出单摆的固有频率为0.3 Hz，期周期为，
由单摆的周期公式
解得
17．如图所示为一单摆的共振曲线，该单摆的摆长约为多少？共振时单摆的振幅为多大？共振时摆球的最大加速度和最大速度的大小各为多少？(g取10 m/s2)www.21-cn-jy.com
【答案】l＝1 m Am＝8 cm am＝0.8 m/s2 vm＝0.25 m/s
摆能达到的最大偏角的情况下，共振时：，（其中以弧度为单位，当很小时，，弦A近似为弧长。）
所以：
根据单摆运动过程中机械能守恒可得：
其中：