2021学年高中物理分层训练五外力作用下的振动含解析新人教版选修34

-1-分层训练(五)外力作用下的振动A组：基础达标练1．下列振动中属于受迫振动的是()A．用重锤敲击一下悬吊着的钟后，钟的摆动B．电磁打点计时器接通电源后，振针的振动C．小孩睡在自由摆动的吊床上，随吊床一起摆动D．弹簧振子在竖直方向上沿上下方向振动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是曲轴皮带轮直径d2的12.为使弹簧振子的振幅最大，则电动机的转速应为()A．60r/minB．120r/minC．30r/minD．240r/min3．(多选)铺设钢轨时，每两根钢轨接缝处都必须留有一定的间隙，匀速运行列车经过轨端接缝处时，车轮都会受到一次冲击．由于每一根钢轨长度相等，所以这个冲击力是周期性的，列车受到周期性的冲击力做受迫振动．普通钢轨长为12.6m，列车固有振动周期为0.315s．下列说法中正确的是()A．列车的危险速率为40m/sB．列车过桥需要减速，是为了防止列车发生共振现象C．列车运动的振动频率和列车的固有频率总是相等的D．增加钢轨的长度有利于列车高速运行4．(多选)某简谐振子，自由振动时的振动图象如图甲中的曲线Ⅰ所示，而在某驱动力作用下做受迫振动时，稳定后的振动图象如图甲中的曲线Ⅱ所示，那么，此受迫振动对应的状态可能是图乙中的()A．a点B．b点C．c点D．一定不是c点5．在实验室可以做“声波碎杯”的实验．用手指轻弹一只酒杯，可以听到清脆的声音，测得这声音的频率为500Hz.将这只酒杯放在两个大功率的声波发生器之间，操作人员通过调-2-整其发生的声波，就能使酒杯碎掉(如图所示)．下列说法中正确的是()A．操作人员一定是把声波发生器的功率调到很大B．操作人员可能是使声波发生器发出了频率很高的超声波C．操作人员一定是同时增大了声波发生器发出声波的频率和功率D．操作人员只需将声波发生器发出的声波频率调到500Hz6．如图所示，两个弹簧振子悬挂在同一个支架上，已知甲弹簧振子的固有频率为8Hz，乙弹簧振子的固有频率为72Hz，当支架在竖直方向上受到频率为9Hz的驱动力作用而做受迫振动时，则两个弹簧振子的振动情况是()A．甲的振幅较大，且振动频率为8HzB．甲的振幅较大，且振动频率为9HzC．乙的振幅较大，且振动频率为9HzD．乙的振幅较大，且振动频率为72HzB组：能力提升练7．(多选)如图所示为单摆在两次受迫振动中的共振曲线，下列说法正确的是()A．若两次受迫振动分别在月球上和地球上进行，且摆长相同，则图线Ⅰ表示月球上单摆的共振曲线B．若两次受迫振动是在地球上同一地点进行，则两次摆长之比l1:l2＝25:4C．图线Ⅱ若是在地球上完成的，则该摆摆长约为1mD．若摆长均为1m，则图线Ⅰ是在地球上完成的8．(多选)如图甲所示的装置可用于研究弹簧振子的受迫振动，砝码和轻弹簧构成弹簧振子．匀速转动把手时，曲杆给弹簧振子以驱动力，使振子做受迫振动，把手匀速转动的周期等于驱动力的周期，改变把手匀速转动的速度就可以改变驱动力的周期．若保持把手不动，给砝码一向下的初速度，砝码便做简谐运动，振动图象如图乙所示．当把手以某一速度匀速转动，受迫振动达到稳定时，砝码的振动图象如图丙所示．若用T0表示弹簧振子的固有周期，T表示驱动力的周期，y表示受迫振动达到稳定后砝码振动的振幅．则()A．由图象可知T0＝4sB．由图象可知T0＝8s-3-C．当T在4s附近时，y显著增大；当T比4s小得多或大得多时，y很小D．当T在8s附近时，y显著增大；当T比8s小得多或大得多时，y很小分层训练(五)外力作用下的振动1．解析：敲击后的钟不再受驱动力，其振动是自由振动，A错误；电磁打点计时器接通电源后，振针的振动受电源的驱动，属于受迫振动，B正确；小孩睡在自由摆动的吊床上，随吊床一起摆动属于自由振动，C错误；弹簧振子在竖直方向上沿上下方向振动，属于自由振动，D错误．答案：B2．解析：若使振子振幅最大，则曲轴转动频率为f＝2Hz，即转速为2r/s.由于d1d2＝r1r2＝12，ω1r1＝ω2r2，故ω1ω2＝21，所以电动机转速为4r/s，即240r/min.答案：D3．解析：当冲击力频率等于列车固有频率时，列车振动的振幅最大，因v＝lt＝12.6m0.315s＝40m/s，故A正确；列车过桥做减速运动，是为了使驱动力频率远小于桥梁固有频率，防止桥梁发生共振现象，而不是列车发生共振现象，故B、C错；增加钢轨长度有利于列车高速-4-运行，D正确．答案：AD4．解析：简谐振子的固有周期与驱动力周期的关系是T驱＝32T固，所以受迫振动的状态一定不是题图乙中的b点和c点，可能是a点，故选A、D.答案：AD5．解析：驱动力的周期与固有周期相等，形成共振，共振时振幅最大，操作人员只需将声波发生器发出的声波频率调到500Hz，就能使酒杯碎掉．则D正确，A、B、C错误．答案：D6．解析：支架在竖直方向上受到频率为9Hz的驱动力作用而做受迫振动时，甲、乙两个弹簧振子都做受迫振动，它们振动的频率都等于驱动力的频率9Hz，由于甲的固有频率接近于驱动力的频率，所以甲的振幅较大，选项B正确．答案：B7．解析：图线中振幅最大处对应频率应与做受迫振动的单摆的固有频率相等，从图线上可以看出，两摆的固有频率f1＝0.2Hz，f2＝0.5Hz根据周期公式可得f＝1T＝12πgl当两摆分别在月球上和地球上做受迫振动且摆长相等时，g越大，f越大，所以g2g1，由于月球上的重力加速度比地球上的小，所以图线Ⅰ表示月球上单摆的共振曲线，选项A正确．若两次受迫振动是在地球上同一地点进行，则g相同，两次摆长之比l1l2＝1f211f22＝，所以选项B正确．图线Ⅱ若是在地球上完成的，将g＝9.8m/s2和f2＝0.5Hz代入频率的计算公式可解得l2＝1m，所以选项C正确．D错误．答案：ABC8．解析：若保持把手不动，砝码以一定的初速度做简谐运动，这时为自由振动，题中图乙为砝码的自由振动图象，由图读出的周期为T0＝4s，T0为砝码振动的固有周期，当把手以某一速度匀速转动时，砝码做受迫振动，此时砝码振动的周期T等于驱动力的周期，题中图丙为砝码做受迫振动的图象，由图读出的周期为T＝8s，T为砝码做受迫振动的周期，也为驱动力的周期．驱动力的周期越靠近砝码的固有周期，砝码的振动越强烈，振幅越大；驱动力的周期越远离砝码的固有周期，砝码的振动越弱，振幅越小．故选项B、D错误，A、C正确．答案：AC