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2019-2020年高中物理第十一章機(jī)械振動(dòng)第5節(jié)外力作用下的振動(dòng)課下作業(yè)新人教版 1．下列說(shuō)法正確的是(　　) A．只有受迫振動(dòng)才能發(fā)生共振現(xiàn)象 B．一切振動(dòng)都能發(fā)生共振現(xiàn)象 C．只要振動(dòng)受到阻力，它一定做阻尼振動(dòng) D．若振動(dòng)受到阻力，它也可能做無(wú)阻尼振動(dòng) 解析：發(fā)生共振的條件是f固＝f驅(qū)，所以A對(duì)、B錯(cuò)。無(wú)阻尼振動(dòng)是振幅不變的振動(dòng)。當(dāng)受阻力時(shí)，若外界補(bǔ)充能量，則也可能做無(wú)阻尼振動(dòng)。 答案：AD 2．下列說(shuō)法中正確的是(　　) A．阻尼振動(dòng)是減幅振動(dòng) B．實(shí)際的振動(dòng)系統(tǒng)不可避免地要受到阻尼作用 C．阻尼振動(dòng)的振幅逐漸減小，所以周期也逐漸減小 D．阻尼過(guò)大時(shí)，系統(tǒng)將不能發(fā)生振動(dòng) 解析：阻尼振動(dòng)即振動(dòng)過(guò)程中受到阻力作用的振動(dòng)，因?yàn)閷?shí)際的運(yùn)動(dòng)在空氣中要受到空氣的阻力作用，因此不可避免地受到阻尼作用，即B選項(xiàng)正確；由于振幅是振動(dòng)系統(tǒng)能量大小的標(biāo)志，阻尼振動(dòng)過(guò)程中由于要克服阻力做功，消耗系統(tǒng)的機(jī)械能，因此系統(tǒng)機(jī)械能減小，所以振幅要減小，則A選項(xiàng)正確；但是振動(dòng)系統(tǒng)的周期與振幅無(wú)關(guān)，因此阻尼振動(dòng)盡管是減幅振動(dòng)，但其固有周期不變，當(dāng)阻尼過(guò)大時(shí)由于合外力可能為零，將不能提供回復(fù)力，則振動(dòng)系統(tǒng)將不能發(fā)生振動(dòng)，此時(shí)振動(dòng)系統(tǒng)的周期可看做無(wú)窮大，因此C選項(xiàng)不正確，D選項(xiàng)正確。 答案：ABD 3.如圖1所示是一個(gè)彈簧振子做阻尼振動(dòng)的振動(dòng)圖象，曲線上A、B兩點(diǎn)連線與橫軸平行，下列說(shuō)法正確的是(　　) A．振子在A時(shí)刻的動(dòng)能等于B時(shí)刻的動(dòng)能 B．振子在A時(shí)刻的勢(shì)能大于B時(shí)刻的勢(shì)能 圖1 C．振子在A時(shí)刻的機(jī)械能等于B時(shí)刻的機(jī)械能 D．振子在A時(shí)刻的機(jī)械能大于B時(shí)刻的機(jī)械能 解析：由于彈簧振子做阻尼振動(dòng)，所以A時(shí)刻的機(jī)械能大于B時(shí)刻的機(jī)械能，C錯(cuò)D對(duì)；由于彈簧的彈性勢(shì)能與彈簧的形變量(即位移)有關(guān)，振子在A時(shí)刻和B時(shí)刻的形變量相等，故勢(shì)能相等，所以B錯(cuò)；通過(guò)上述分析振子在A時(shí)刻的動(dòng)能大于B時(shí)刻的動(dòng)能，A錯(cuò)。 答案：D 4．如圖2為單擺在兩次受迫振動(dòng)中的共振曲線，則下列說(shuō)法正確的是(　　) 圖2 A．若兩次受迫振動(dòng)分別在月球上和地球上進(jìn)行，且擺長(zhǎng)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(dòng)是在地球上同一地點(diǎn)進(jìn)行，則兩次擺長(zhǎng)之比lⅠ∶lⅡ＝25∶4 C．圖線Ⅱ若是在地面上完成的，則該擺擺長(zhǎng)約為1 m D．若擺長(zhǎng)均為1 m，則圖線Ⅰ是在地面上完成的 解析：受迫振動(dòng)的頻率與固有頻率無(wú)關(guān)，但當(dāng)驅(qū)動(dòng)力的頻率與物體固有頻率相等時(shí)，受迫振動(dòng)的振幅最大，所以，可以根據(jù)物體做受迫振動(dòng)的共振曲線判斷出物體的固有頻率。根據(jù)單擺振動(dòng)周期公式T＝2π，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(zhǎng)或重力加速度的變化情況。 答案：ABC 5．洗衣機(jī)在把衣服脫水完畢關(guān)掉電源后，電動(dòng)機(jī)還要轉(zhuǎn)動(dòng)一會(huì)兒才能停下來(lái)，在關(guān)掉電源后，發(fā)現(xiàn)洗衣機(jī)先振動(dòng)得比較小，然后有一陣子振動(dòng)得很劇烈，再慢慢振動(dòng)又減小直至停下來(lái)，其間振動(dòng)劇烈的原因是(　　) A．洗衣機(jī)沒(méi)有放平衡 B．電動(dòng)機(jī)有一陣子轉(zhuǎn)快了 C．電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的頻率和洗衣機(jī)的固有頻率相近或相等 D．這只是一種偶然現(xiàn)象 解析：洗衣機(jī)脫水時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速很快，頻率很大，遠(yuǎn)大于洗衣機(jī)的固有頻率，因此不會(huì)發(fā)生共振現(xiàn)象。當(dāng)脫水終止后，隨著電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的減小，頻率也在不斷減小，這期間肯定有一段時(shí)間頻率接近或等于洗衣機(jī)的固有頻率，從而發(fā)生共振現(xiàn)象，反映在宏觀上就是洗衣機(jī)劇烈振動(dòng)。 答案：C 6．大海中航行的輪船，受到大風(fēng)大浪沖擊時(shí)，為了防止傾覆，應(yīng)當(dāng)改變航行方向和________，使風(fēng)浪沖擊力的頻率遠(yuǎn)離輪船搖擺的________。 解析：當(dāng)物體受到驅(qū)動(dòng)力頻率與本身的固有頻率越接近時(shí)越易發(fā)生共振，因而使物體的振動(dòng)幅度越大?，F(xiàn)改變船的航行方向和航速也就改變了風(fēng)浪的驅(qū)動(dòng)頻率，使其遠(yuǎn)離船本身的固有頻率，減小了振幅，防止了傾覆。 答案：航速(速度)　固有頻率 7．在火車車廂里吊著一擺長(zhǎng)為0.5 m的單擺，當(dāng)行駛著的火車車輪接觸到兩根鋼軌接合處的縫隙時(shí)，就受到一次撞擊而使車廂振動(dòng)，每根鋼軌的長(zhǎng)度是12.5 m，那么當(dāng)火車的速度為多大時(shí)，單擺振動(dòng)的振幅最大？ 解析：當(dāng)驅(qū)動(dòng)力的周期等于單擺的固有周期時(shí)，單擺的振幅最大，即T＝2π＝，所以v＝＝8.8 m/s。 答案：8.8 m/s 8.如圖3所示，輕直桿OC的中點(diǎn)懸掛一個(gè)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(dòng)，轉(zhuǎn)速為n。 (1)當(dāng)n從0逐漸增大到5 r/s的過(guò)程中，振子M的振幅變化情況是________。 圖3 (2)當(dāng)n＝________r/s時(shí)，振子M的振幅最大。 (3)若轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在5 r/s時(shí)，M的振動(dòng)周期為_(kāi)_______ s。解析：(1)當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)速為n＝5 r/s時(shí)，它給彈簧振子的驅(qū)動(dòng)力的頻率為f驅(qū)＝5 Hz，當(dāng)驅(qū)動(dòng)力頻率逐漸接近彈簧振子的固有頻率時(shí)，其振幅逐漸增大，當(dāng)f驅(qū)逐漸遠(yuǎn)離f固時(shí)，其振幅逐漸減小。因此，在n從0逐漸增大到5 r/s的過(guò)程中，其振幅先變大再變小。 (2)當(dāng)f驅(qū)＝f固時(shí)，振幅最大，即n＝2 r/s。 (3)當(dāng)f驅(qū)＝5 Hz時(shí)，此時(shí)振子做受迫振動(dòng)，其振動(dòng)頻率f＝f驅(qū)＝5 Hz，其振動(dòng)周期為T＝＝ s＝0.2 s。 答案：(1)振幅先變大再變小　(2)2　(3)0.2 9．汽車的重量一般支撐在固定于軸承上的若干彈簧上，彈簧的等效勁度系數(shù)k＝1.5105 N/m，汽車開(kāi)動(dòng)時(shí)，在振幅較小的情況下，其上下自由振動(dòng)的頻率滿足f＝ (L為車廂在平衡位置時(shí)彈簧的壓縮長(zhǎng)度)。若 人體可以看成一個(gè)彈性體，其固有頻率約為2 Hz，已知汽車的質(zhì)量為600 kg，每個(gè)人的質(zhì)量為70 kg，則這輛車乘坐幾個(gè)人時(shí)，人感覺(jué)到最難受？ 解析：人體固有頻率為2 Hz，當(dāng)汽車的振動(dòng)頻率與其相等時(shí)，人體與之發(fā)生共振，人感覺(jué)最難受。 即f＝ ＝f固， 所以L＝， 解得L＝0.062 1 m。 由胡克定律有kL＝(m1＋nm2)g， 得n＝ ＝＝5(人)。 答案：5人