2020高中物理 第一章 机械振动 外力作用下的振动试题（基础篇）教科版选修3-4

2020高中物理 第一章 机械振动 外力作用下的振动试题（基础篇）教科版选修3-4

外力作用下的振动 一、选择题 ‎1．下列各种振动中，不是受迫振动的是（ ）．‎ ‎ A．敲击后的锣面的振动 B．缝纫机针的振动 ‎ C．人挑担子时，担子上下振动 D．蜻蜓蝴蝶翅膀的振动 ‎2．A、B两个弹簧振子，A的固有频率为f，B的固有频率为‎4f，若它们均在频率为‎3f的驱动力作用下做受迫振动，则（ ）．‎ ‎ A．振子A的振动幅度较大，振动频率为f ‎ B．振子B的振动幅度较大，振动频率为‎3f ‎ C．振子A的振动幅度较大，振动频率为‎3f ‎ D．振子B的振动幅度较大，振动频率为‎4f ‎3．一单摆在空气中振动，振幅逐渐减小，下列说法正确的是（ ）．‎ ‎ A．机械能逐渐转化为其他形式的能 ‎ B．后一时刻的动能一定小于前一时刻的动能 ‎ C．后一时刻的势能一定小于前一时刻的势能 ‎ D．后一时刻的机械能一定小于前一时刻的机械能 ‎4．一洗衣机脱水桶在正常工作时非常平衡，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 ‎5．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线，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f3‎ ‎ C．若撤去驱动力让振子做自由振动，频率是f3‎ ‎ D．振子做自由振动的频率可以为f1、f2、f3‎ ‎6．如图所示，两个质量分别为M和m的小球，悬挂在同一根水平细线上，当M在垂直水平细线的平面内摆动时，下列说法正确的是（ ）．‎ 5‎ ‎ ‎ ‎ A．两摆的振动周期是相同的 ‎ B．当两摆的摆长相等时，m摆的振幅最大 ‎ C．悬挂M的竖直细线长度变化时，m的振幅不变 ‎ D．m摆的振幅可能超过M摆的振幅 二、填空题 ‎7．如图所示，是用来测量各种发动机转速计的原理图：在一铁支架MN上焊有固有频率依次为80 Hz、60 Hz、40 Hz、20 Hz的四个钢片a、b、c、d，将M端与正在转动的电动机接触，发现b钢片振幅最大，则电动机的转速为________。‎ ‎ ‎ ‎8．在接近收费口的道路上安装了若干条突起于路面且与行驶方向垂直的减速带．减速带间距为‎10 m，当车辆经过减速带时会产生振动．若某汽车的固有频率为1.25 Hz，则当该车以________m／s的速度行驶在此减速区时颠簸得最厉害，我们把这种现象称为________．‎ ‎9．某同学在做“用单摆测定重力加速度”的实验．‎ ‎ ‎ ‎ 测摆长时测量结果如图甲所示（摆线的另一端与刻度尺的零刻线对齐），摆长为________cm；然后用秒表记录了单摆振动50次所用的时间如图乙所示，秒表读数为________s。‎ ‎10．利用单摆测重力加速度的实验中，测出的单摆角度小于10°时完成n次全振动的时间为t，用毫米刻度尺测得摆线长为，用螺旋测微器测得摆球的直径为d．‎ ‎ （1）用上述物理量和符号写出测重力加速度的一般表达式g=________。‎ ‎ （2）实验中有同学发现他测的重力加速度值总是偏大，其原因可能是（ ）．‎ ‎ A．实验室在高山上，高出海平面太高 ‎ B．单摆所用摆球太重 5‎ ‎ C．测出n次全振动的时间t，误作为（n+1）次全振动时间进行计算 ‎ D．以摆线长与摆球直径之和作为摆长来计算 ‎11．在用单摆测重力加速度的实验中；‎ ‎ （1）实验中，应选用下列哪些器材为好？‎ ‎ ①‎1米长细线 ②‎1米长粗线 ③10厘米长细线 ④泡沫塑料小球 ⑤小铁球 ⑥1／10秒刻度停表 ⑦时钟 ⑧厘米刻度米尺 ⑨毫米刻度米尺 答：________________．‎ ‎ ‎ ‎（2）实验中，测出不同摆长对应的周期值T，作出T2-L图像，如图所示，T2与L的关系式是T2=________，利用图线上任两点A、B的坐标（x1，y1）、（x2，y2）可求出图线斜率后，再由后可求出g=________。 ‎ ‎12．某桥梁的固有频率为7.5 Hz，有一军队齐步过桥，军人每跨一步距离为‎0.8 m．当行走速度为________m／s时，会对桥的安全造成威胁．‎ 三、解答题 ‎13．如图是探究单摆共振条件时得到的图像，它表示了振幅跟驱动力频率之间的关系，（取g=π2）试分析：‎ ‎ ‎ ‎ （1）这个单摆的摆长是多少？‎ ‎ （2）如果摆长变长一些，画出来的图像的高峰将向哪个方向移动？‎ ‎14．据说意大利男高音歌唱家帕瓦罗缔在一次晚会上高歌一曲时，把他面前的玻璃杯震碎了，请分析其中的原因．‎ ‎15．洗衣机脱水缸正常工作时，转速为2800 r／min，脱水后由切断电源到电动机停止转动的时间为16 s．实际发现13 s左右时，洗衣机震荡最为激烈，若切断电源后转速是随时间均匀减小的，则洗衣机振动的固有频率大约是多少？‎ ‎【答案与解析】‎ 一、选择题 5‎ ‎1．【答案】A ‎ ‎2．【答案】B ‎3．【答案】A、D ‎ ‎【解析】单摆在空气振动，由于空气阻力的作用，振幅越来越小．机械能逐渐转化为其他形式的能，即机械能逐渐减小，但后一时刻的动能或势能不一定比前一时刻小，故A、D两项正确．‎ ‎4．【答案】A、D ‎ ‎【解析】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，非常稳定，可知，正常工作时频率大于洗衣机的固有频率，故A项正确．当振动最剧烈时，洗衣机发生了共振，即脱水桶运转频率等于洗衣机固有频率，D项正确．‎ ‎5．【答案】A、B ‎6．【答案】A、B、D ‎ ‎【解析】M摆动时，m摆做受迫振动，稳定后，m摆振动周期应等于驱动力的周期，即等于M摆的周期，故A项正确．当m摆长与M摆长相等时，两者的固有周期相等，而M摆的固有周期就是使m做受迫振动的驱动力周期，可见m摆处于共振状态。B项正确．M摆长发生变化。就是使m做受迫振动的驱动力周期发生变化，由于m的固有周期不变，这样两个周期差别就发生了变化，因而m的振幅也发生了变化，C项错误．单摆振动的能量不仅与振幅有关，还跟振动系统的质量有关．如果M的质量比m的大得多，从M向m传递的能量有可能使m的振幅大于M的振幅．D项正确．综上所述，正确答案是A、B、D三项．‎ 二、填空题 ‎7．【答案】60 r／s ‎ ‎【解析】由于四个钢片在电动机周期性驱动力作用下做受迫振动，且当钢片的固有频率等于驱动力的频率时，发生共振，振幅最大．由题意可知，6振幅最大，则6处发生共振，此时电动机提供的驱动力频率等于6的固有频率60 Hz，则电动机的转速为60 r／s．‎ ‎8．【答案】12.5 共振 ‎9．【答案】99.80 100.6 ‎ ‎【解析】摆长应是悬点到球心的距离，故摆长为‎99.80 cm，分针上的读数为90秒，秒针上的读数为10.6 秒，故秒表读数为(90+10.6) s=100.6 s．‎ ‎10．【答案】（1） （2）C、D ‎11．【答案】（1）①⑤⑥⑨ （2） ‎ ‎ 【解析】（1）①⑤⑥⑨．‎ ‎ （2）由周期公式得，即在T2-L图像中斜率，据A、B两点坐标可求得，故．‎ ‎12．【答案】6 ‎ 5‎ ‎【解析】当f驱=f固=7.5 Hz时，会发生共振现象，对桥的安全造成威胁，由，可得v=‎6 m／s．‎ 三、解答题 ‎13．【答案】见解析 ‎【解析】（1）由题图可知，单摆的固有频率为0.3 Hz，‎ ‎ ，解得摆长m．‎ ‎ （2）若摆长变长一些，由知其周期变大，又由知，频率变小，画图时最高峰对应的频率即为此频率故将向左移动．‎ ‎14．【答案】见解析 ‎【解析】帕瓦罗缔发出的声音的频率接近或等于玻璃杯的固有频率，使玻璃杯发生共振现象，从而被震碎．‎ ‎15．【答案】见解析 ‎【解析】洗衣机震荡最激烈时，是发生共振现象，即洗衣机的固有频率和脱水缸的转动频率相等时发生共振现象，即只要算出13 s时脱水缸的转动频率即可．由题可知脱水缸的转速是随时间均匀减小的，作出图像可求得13 s时的转速为n1。如图，求得r／min，则频率Hz=8.75 Hz。‎ ‎ ‎ 5‎