2020_2021学年高中物理第11章机械振动5外力作用下的振动课时练习含解析新人教版选修3_4.doc

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1、高考外力作用下的振动(25分钟　50分)一、选择题(本题共3小题,每小题7分,共21分)1.运转的洗衣机脱水桶,当脱水桶转得很快时,机身振动并不强烈,而切断电源,转动逐渐减慢直到停下来的过程中,在某一时刻t时,机身反而会发生强烈振动,此后脱水桶转速继续减慢,机身的振动也随之减弱,这种现象说明(　　)A.转动逐渐减慢过程中驱动力的频率不变B.转动逐渐减慢过程中驱动力的频率增大C.t时刻驱动力的频率等于洗衣机的固有频率D.t时刻脱水桶的惯性最大【解析】选C。洗衣机脱水桶转动得越来越慢时,做受迫振动的频率在减小,当减小到跟洗衣机的固有频率相等时,发

2、生共振,振动最强烈,然后受迫振动的频率继续减小,远离固有频率,振动又减弱,故A、B错误,C正确;脱水桶的惯性只与其质量有关,故D错误。2.如图所示装置中,已知弹簧振子的固有频率f固=2Hz,电动机皮带轮的直径d1是曲轴皮带轮d2的。为使弹簧振子的振幅最大,则电动机的转速应为(　　)-5-/5高考A.60r/minB.120r/minC.30r/minD.240r/min【解析】选D。要使弹簧振子振幅最大,则曲轴对弹簧振子的驱动力的频率应等于2Hz;故曲轴的周期T=s;曲轴转动的角速度ω==4πrad/s;因电动机皮带轮和曲轴皮带轮的线速度相同

3、,而d1=;由v=rω可知,电动机皮带轮的角速度应为ω′=8πrad/s=2πnrad/s;解得:n=4r/s=240r/min;故选D。3.(多选)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

4、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。二、非选择题(14分)-5-/5高考4.在某某某校实验室中有个实验仪器如图甲所示,五个摆悬挂于同一根绷紧的水平绳上。如图乙所示是E单摆做受迫振动时的共振曲线,它表示振幅与驱动力的频率的关系。问:(摆角不超过5°,重力加速度g取π2m/s2)(1)先让A、B、C、D其中的哪一个摆摆动起来,E单摆的振动最为剧烈?(

5、2)E单摆的摆长的大小是多少?(3)若将E单摆从本地移至某高中的实验室中,共振曲线的“峰”将怎样移动?【解析】(1)由甲图可知,E与A的摆长是相等的,根据共振的条件可知,让A单摆摆动起来,E单摆的振动最为剧烈。(2)由乙图可知,当驱动力的频率等于0.5Hz时,E的振幅最大,所以E单摆的固有频率为0.5Hz,固有周期:T=2s;根据单摆的周期公式:T=2π,代入数据得:L=1m。(3)若将E单摆移至某高中的实验室中,因重力加速度变大,故固有周期减小,频率变大,故共振曲线的“峰”将向右移动。答案:(1)A　(2)1m　(3)向右移动【加固训练】秒

6、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。-5-/5高考秒摆的周期为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:5.88×10-3J5.(15分)

7、(1)(多选)如图甲所示在一条X紧的绳子上挂几个摆,a、c摆的摆长相同且小于b摆的摆长。当a摆振动的时候,通过X紧的绳子给其他各摆施加驱动力,使其余各摆也振动起来。图乙是c摆稳定以后的振动图象,重力加速度为g,不计空气阻力,则(　　)A.a、b、c单摆的固有周期关系为Ta=Tc

8、00kg,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】(1)选A、B、E。由单摆周期公式T=2π