2018-2019学年高中物理 课时提升作业 五 11.5 外力作用下的振动（含解析）新人教版选修3-4

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1、外力作用下的振动(20分钟　50分)一、选择题(本题共3小题，每小题7分，共21分)1.(多选)一洗衣机脱水桶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，洗衣机脱水桶运转的频率比洗衣机的固有频率大B.正常工作时，洗衣机脱水桶的运转频率比洗衣机的固有频率小C.正常工作时，洗衣机脱水桶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，脱水桶的运转频率恰好等于洗衣机的固有频率【解析】选A、D。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，当洗衣机脱水桶正常工作时，非常

2、稳定，可知，正常工作时频率大于洗衣机的固有频率，故A选项正确。当振动最剧烈时，洗衣机发生了共振，D选项正确。2.(多选)关于受迫振动，下列说法正确的是(　　)A.受迫振动是在外力作用下的振动B.受迫振动是在周期性驱动力作用下的振动C.受迫振动的频率一定等于其固有频率D.受迫振动的频率一定等于驱动力的频率【解析】选B、D。受迫振动必须是在周期性外力作用下的振动，也就是在一定频率的驱动力作用下的振动，故A错误，B正确。物体做受迫振动的频率等于驱动力的频率，不一定与固有频率相等，故C错误，D正确。3.(多选)(2018·遵义高二检测)如图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

3、的关系图象，由图可知(　　)A.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、f3【解析】选A、B。由共振曲线可知，出现振幅最大，则固有频率等于受迫振动的频率，即为f2，故A正确。受迫振动的频率由驱动力频率决定，驱动力的频率为f3时，振子振动的频率也为f3，故B正确。当驱动力频率等于固有频率时，振子的振动幅度最大，故由图看出固有频率为f2。振子自由振动的频率由系统本身决定，为f2，故C错误。振子做自由振动时，频率由系统本身决定，为f2，故D错误。故选A、B。【补偿训

4、练】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.此单摆的固有周期约为0.5sB.此单摆的摆长约为1mC.若摆长增大，单摆的固有频率增大D.若摆长增大，共振曲线的峰将向右移动【解析】选B。由共振条件知单摆固有频率为f=0.5Hz，则其固有周期为T==2s，选项A错；由单摆周期公式T=2π，可求得单摆摆长为l=≈1m，选项B对；摆长增大，单摆的周期变大，其固有频率变小，共振曲线的峰将向左移动，选项C、D错。二、非选择题(14分)4.火车在轨道上行驶时，由于在钢轨接头处车轮受到撞击而上下振动。如果防震弹簧每受104N的力将被压缩20mm，而每根弹

5、簧的实际负荷为5000kg，已知弹簧的振动周期T=2π，问车速为多大时，列车振动得最剧烈？(设钢轨长为12.5m，g取10m/s2)【解析】由题意可知弹簧在做受迫振动，要使振动最强烈，必然使弹簧发生共振，此时必须满足:f驱=f固(或T驱=T固)。根据题意知，防震弹簧的劲度系数为k==N/m=5×105N/m由于每根弹簧的实际负荷为m=5000kg，所以弹簧的固有周期为T固=2π=2πs=s当振动最强烈时有T驱==s=s故火车的速度为v==19.9m/s。答案:19.9m/s【补偿训练】　　秒摆摆球质量为0.2kg，它振动到最大位移时距最低点的高度为0.4cm，当它完成10次全振动回

6、到最大位移处时，因有阻尼作用，距最低点的高度变为0.3cm。如果每振动10次补充一次能量，使摆球回到原高度，那么1min内总共应补给多少能量？(g取9.8m/s2)【解析】每振动10次要补充的能量为ΔE=mgΔh=0.2×9.8×(0.4-0.3)×10-2J=1.96×10-3J。秒摆的周期为2s，1min内完成全振动的次数为30次，则1min内总共应补充的能量为E=3ΔE=5.88×10-3J。答案:5.88×10-3J(1)(5分)(多选)如图所示的装置中，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

7、都稳定后，则(　　)A.弹簧振子的振动周期为T1B.弹簧振子的振动周期为T2C.弹簧振子的振动频率为D.要使弹簧振子的振幅增大，可让把手转速减小E.要使弹簧振子的振幅增大，可让把手转速增大(2)(10分)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k=1.5×105N/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2Hz，已知汽车的质量为600kg，每个人的质量为