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2019-2020年高中物理第十一章機(jī)械振動第5節(jié)外力作用下的振動課下作業(yè)新人教版 1．下列說法正確的是(　　) A．只有受迫振動才能發(fā)生共振現(xiàn)象 B．一切振動都能發(fā)生共振現(xiàn)象 C．只要振動受到阻力，它一定做阻尼振動 D．若振動受到阻力，它也可能做無阻尼振動 解析：發(fā)生共振的條件是f固＝f驅(qū)，所以A對、B錯。無阻尼振動是振幅不變的振動。當(dāng)受阻力時，若外界補(bǔ)充能量，則也可能做無阻尼振動。 答案：AD 2．下列說法中正確的是(　　) A．阻尼振動是減幅振動 B．實(shí)際的振動系統(tǒng)不可避免地要受到阻尼作用 C．阻尼振動的振幅逐漸減小，所以周期也逐漸減小 D．阻尼過大時，系統(tǒng)將不能發(fā)生振動 解析：阻尼振動即振動過程中受到阻力作用的振動，因?yàn)閷?shí)際的運(yùn)動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選項正確；由于振幅是振動系統(tǒng)能量大小的標(biāo)志，阻尼振動過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選項正確；但是振動系統(tǒng)的周期與振幅無關(guān)，因此阻尼振動盡管是減幅振動，但其固有周期不變，當(dāng)阻尼過大時由于合外力可能為零，將不能提供回復(fù)力，則振動系統(tǒng)將不能發(fā)生振動，此時振動系統(tǒng)的周期可看做無窮大，因此C選項不正確，D選項正確。 答案：ABD 3.如圖1所示是一個彈簧振子做阻尼振動的振動圖象，曲線上A、B兩點(diǎn)連線與橫軸平行，下列說法正確的是(　　) A．振子在A時刻的動能等于B時刻的動能 B．振子在A時刻的勢能大于B時刻的勢能 圖1 C．振子在A時刻的機(jī)械能等于B時刻的機(jī)械能 D．振子在A時刻的機(jī)械能大于B時刻的機(jī)械能 解析：由于彈簧振子做阻尼振動，所以A時刻的機(jī)械能大于B時刻的機(jī)械能，C錯D對；由于彈簧的彈性勢能與彈簧的形變量(即位移)有關(guān)，振子在A時刻和B時刻的形變量相等，故勢能相等，所以B錯；通過上述分析振子在A時刻的動能大于B時刻的動能，A錯。 答案：D 4．如圖2為單擺在兩次受迫振動中的共振曲線，則下列說法正確的是(　　) 圖2 A．若兩次受迫振動分別在月球上和地球上進(jìn)行，且擺長相同，則圖線Ⅰ表示月球上單擺的共振曲線 B．若兩次受迫振動是在地球上同一地點(diǎn)進(jìn)行，則兩次擺長之比lⅠ∶lⅡ＝25∶4 C．圖線Ⅱ若是在地面上完成的，則該擺擺長約為1 m D．若擺長均為1 m，則圖線Ⅰ是在地面上完成的 解析：受迫振動的頻率與固有頻率無關(guān)，但當(dāng)驅(qū)動力的頻率與物體固有頻率相等時，受迫振動的振幅最大，所以，可以根據(jù)物體做受迫振動的共振曲線判斷出物體的固有頻率。根據(jù)單擺振動周期公式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，電動機(jī)還要轉(zhuǎn)動一會兒才能停下來，在關(guān)掉電源后，發(fā)現(xiàn)洗衣機(jī)先振動得比較小，然后有一陣子振動得很劇烈，再慢慢振動又減小直至停下來，其間振動劇烈的原因是(　　) A．洗衣機(jī)沒有放平衡 B．電動機(jī)有一陣子轉(zhuǎn)快了 C．電動機(jī)轉(zhuǎn)動的頻率和洗衣機(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，電動機(jī)轉(zhuǎn)速很快，頻率很大，遠(yuǎn)大于洗衣機(jī)的固有頻率，因此不會發(fā)生共振現(xiàn)象。當(dāng)脫水終止后，隨著電動機(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。 答案：C 6．大海中航行的輪船，受到大風(fēng)大浪沖擊時，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)動力頻率與本身的固有頻率越接近時越易發(fā)生共振，因而使物體的振動幅度越大?，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，就受到一次撞擊而使車廂振動，每根鋼軌的長度是12.5 m，那么當(dāng)火車的速度為多大時，單擺振動的振幅最大？ 解析：當(dāng)驅(qū)動力的周期等于單擺的固有周期時，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，轉(zhuǎn)速為n。 (1)當(dāng)n從0逐漸增大到5 r/s的過程中，振子M的振幅變化情況是________。 圖3 (2)當(dāng)n＝________r/s時，振子M的振幅最大。 (3)若轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在5 r/s時，M的振動周期為________ s。解析：(1)當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)速為n＝5 r/s時，它給彈簧振子的驅(qū)動力的頻率為f驅(qū)＝5 Hz，當(dāng)驅(qū)動力頻率逐漸接近彈簧振子的固有頻率時，其振幅逐漸增大，當(dāng)f驅(qū)逐漸遠(yuǎn)離f固時，其振幅逐漸減小。因此，在n從0逐漸增大到5 r/s的過程中，其振幅先變大再變小。 (2)當(dāng)f驅(qū)＝f固時，振幅最大，即n＝2 r/s。 (3)當(dāng)f驅(qū)＝5 Hz時，此時振子做受迫振動，其振動頻率f＝f驅(qū)＝5 Hz，其振動周期為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，汽車開動時，在振幅較小的情況下，其上下自由振動的頻率滿足f＝ (L為車廂在平衡位置時彈簧的壓縮長度)。若 人體可以看成一個彈性體，其固有頻率約為2 Hz，已知汽車的質(zhì)量為600 kg，每個人的質(zhì)量為70 kg，則這輛車乘坐幾個人時，人感覺到最難受？ 解析：人體固有頻率為2 Hz，當(dāng)汽車的振動頻率與其相等時，人體與之發(fā)生共振，人感覺最難受。 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