教科版 (2019)选择性必修 第一册5 阻尼振动 受迫振动课后复习题

第二章　分层作业14　阻尼振动　受迫振动

A级  必备知识基础练

1.关于阻尼振动,下列说法不正确的是(　　)

A.阻尼振动就是减幅振动,其振动的能量不断减少

B.实际的振动系统做的都是阻尼振动

C.阻尼振动的振幅、振动能量、振动周期逐渐减小

D.对做阻尼振动的振子来说,其机械能逐渐转化为内能

2.(2023山东青岛高二期中)据史书记载:清朝时期,京城有户人家挂着的铜盘每天早晚轻轻自鸣,人们十分惊恐。当时的学者判断,这是铜盘与皇宫早晚的钟声共鸣所致。后来把铜盘磨薄一些,它就不再自鸣了。声音的共振称为共鸣,把铜盘磨薄的目的是改变(　　)

A.铜盘的固有频率

B.铜盘振动的振幅

C.铜盘发声所需的能量

D.皇宫敲钟引起的空气振动的频率

3.(多选)如图是单摆做阻尼振动的位移—时间图像,下列说法正确的是(　　)

A.阻尼振动是一种受迫振动

B.摆球在P与N时刻的势能相等

C.摆球在P与N时刻的动能相等

D.摆球在P与N时刻的机械能不相等

4.为了交通安全,常在公路上设置如图所示的减速带,减速带使路面稍微拱起以达到车辆减速的目的。一排等间距设置的减速带,可有效降低车速,称为洗衣板效应。如果某路面上的减速带的间距为2 m,一辆固有频率为2 Hz的汽车匀速驶过这排减速带,下列说法正确的是(　　)

A.汽车速度越小,颠簸得越厉害

B.汽车速度越大,颠簸得越厉害

C.当汽车以4 m/s的速度行驶时颠簸得最厉害

D.当汽车以3 m/s的速度行驶时颠簸得最厉害

5.铺设铁轨时,每两根钢轨接缝处都必须留有一定的间隙,匀速运行的列车经过钢轨接缝处时,车轮就会受到一次冲击。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做受迫振动。设每根普通钢轨长为l,列车自由振动的周期为T,下列说法正确的是(　　)

A.列车的最佳行驶速率为v=

B.列车以速率v匀速行驶时,做受迫振动的频率为lv

C.列车运行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

B级  关键能力提升练

6.在地球某一位置实验,获得两个单摆的受迫振动共振图线如图所示,则关于两单摆振动情况,说法正确的是(　　)

A.图线Ⅰ单摆与图线Ⅱ单摆摆长之比为4∶25

B.图线Ⅱ单摆摆长约为1 m

C.若撤去驱动力后使单摆做简谐运动,运动到最低点时合外力为零

D.若撤去驱动力后使单摆做简谐运动,运动到最低点时加速度为零

7.飞力士棒是一种物理康复器材,其整体结构是一根两端带有负重的弹性杆,如图甲所示。某型号的飞力士棒的固有频率为4.5 Hz,某人用手振动该飞力士棒进行康复训练,如图乙所示,则下列说法正确的是(　　)

A.使用者用力越大,飞力士棒的振幅越大

B.手振动的频率越大,飞力士棒的振幅越大

C.手振动的频率越大,飞力士棒的振动频率越大

D.当手每分钟振动270次时,飞力士棒振动最弱

8.如图所示,在张紧的绳子上挂A、B、C、D四个摆,其中A、B摆长相同。将摆A拉离平衡位置一定距离后由静止释放,摆A开始摆动,并通过绳子给摆B、C、D施加驱动力,使B、C、D做受迫振动,忽略其他能量损耗。

(1)比较四个摆的周期大小,并简要说明理由。

(2)B、C、D三个摆中谁的摆幅最大?为什么?

(3)分析摆A摆动过程中机械能是否守恒,并简要说明理由。

答案：

1.C　解析 物体做阻尼振动时,因克服阻力做功,机械能逐渐减少,振幅随之减小,故A正确;实际的振动系统不可避免地要受到摩擦力或空气阻力等作用,因此做的都是阻尼振动,故B正确;物体做阻尼振动时,振动频率和周期不变,故C错误;物体做阻尼振动时,因克服阻力做功,机械能逐渐转化为内能,故D正确。

2.A　解析 皇宫早晚的钟声振动的频率与铜盘的固有频率相等时,铜盘会出现共鸣;把铜盘磨薄,改变了铜盘的固有频率,于是两者不再发生共鸣,故A正确。

3.BD　解析 阻尼振动不是一种受迫振动,故A错误;摆球在P与N时刻位移大小相等,即摆球所处高度相同,则重力势能相等,故B正确;由于单摆克服阻力做功,在运动过程中机械能一直减小,故摆球在N时刻的机械能小于在P时刻的机械能,而重力势能相等,则摆球在N时刻的动能小于在P时刻的动能,故C错误,D正确。

4.C　解析 由v==xf=4m/s,可得当汽车以4m/s的速度行驶时,过减速带的频率与汽车的固有频率相同,发生共振,汽车颠簸得最厉害。故选C。

5.D　解析 当列车以速率v=行驶时,其做受迫振动的频率等于列车的固有频率,列车将发生共振,不利于列车行驶安全,故A错误;列车以速率v匀速行驶时,做受迫振动的频率为f=,故B错误;列车运行的振动频率等于驱动力的频率,即受到的周期性冲击的频率,故C错误;增加钢轨的长度可以使列车发生共振时的临界速率值增大,有利于列车高速运行,故D正确。

6.B　解析 由题图可知,两单摆的固有频率分别为0.2Hz和0.5Hz,则两单摆自由振动时的周期分别为5s和2s,由单摆周期公式T=2π,可得l=,解得图线Ⅰ单摆与图线Ⅱ单摆摆长之比为25∶4,图线Ⅱ单摆摆长约为l2=1m,A错误,B正确;若撤去驱动力后使单摆做简谐运动,运动到最低点时,回复力为零,合外力提供向心力(不为零),具有向心加速度,C、D错误。

7.C　解析 人用手振动该飞力士棒,飞力士棒做受迫振动,受迫振动的频率等于驱动力的频率,手是驱动力,因此手振动的频率越大,飞力士棒的振动频率越大,选项C正确;驱动力的频率越接近固有频率,受迫振动的振幅越大,飞力士棒的振幅大小与驱动力的大小无关,选项A、B错误;当手每分钟振动270次时,驱动力的频率f=Hz=4.5Hz=f0,此时飞力士棒振动最强,选项D错误。

8.答案 (1)四个摆的周期相同,理由见解析　(2)B的振幅最大,理由见解析　(3)摆A摆动过程中机械能不守恒,理由见解析

解析 (1)B、C、D做受迫振动,其振动的频率与驱动力的频率相同,即B、C、D做受迫振动的周期与摆A摆动的周期相同,所以四个摆的周期相同。

(2)受迫振动中,当驱动力频率等于固有频率时,产生共振现象,振幅达到最大,A、B摆长相同则固有频率相同,可知B发生共振,振幅最大。

(3)摆A开始摆动,并通过绳子给摆B、C、D施加驱动力,使B、C、D做受迫振动,忽略其他能量损耗,摆A的机械能转化为整个系统的机械能,则摆A摆动过程中机械能不守恒。