高中物理新课标人教版选修3-4 梯度练习11-5

(学生用书P19)
基础强化
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
解析：受到振动是物体在周期性驱动力作用下的运动，而敲击后锣面的振动，在敲击后锣面并没有受到周期性驱动力作用，故A选项正确，B、C、D选项都是在做受迫运动．答案：A
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
解析：做受迫振动的物体的频率等于驱动力的频率，物体的固有频率和驱动力的频率越接近的物体的振动幅度越大，故B选项正确．
答案：B
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．振动能量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
解析：单摆在空气摆动，由于空气阻力的作用，振幅越来越小，由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选项正确．
答案：AD
4．一洗衣机脱水桶在正常工作时非常平稳，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
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 选项正确．当振动最剧烈时，洗衣机发生了共振，即D选项正确．
答案：AD
能力提升
5．如下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象，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
解析：由题意可知，当驱动力的频率变化时，做受迫振动物体的振幅在变化，当驱动力频率为f2时，受迫振动的振幅最大，即发生共振现象，故A选项正确；做受迫振动的频率等于驱动力的频率，B选项正确．若撤去外力，物体自由振动其频率为其固有频率，即应为f2，故C、D选项错误．
答案：AB
6．如下图所示：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________．
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，b振幅最大，则b处发生共振，此时电机提供的驱动力频率等于b的固有频率60 Hz，则电动机的转速为60 r/s.
答案：60 r/s
7．(2007·上海高考)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
__________．
解析：车辆经过减速带时颠簸的最厉害，即车辆发生共振现象，此时驱动力的频率应为f
＝1.25 Hz ，则由f ＝v x
得v ＝fx ＝12.5 m/s. 答案：12.5 共振
8．如下图是探究单摆共振条件时得到的图象，它表示了振幅跟驱动力频率之间的关系，(取π2＝g )试分析：
(1)这个单摆的摆长是多少？
(2)如果摆长变长一些，画出来的图象的高峰将向哪个方向移动？
解析：(1)由图可知，单摆的固有频率为0.3 Hz
T ＝103＝2πL g ，解得摆长L ＝259
m. (2)若摆长变长一些，由T ＝2π
L g 知其周期变大，又由f ＝1T 知，频率变小，图中最高峰对应的频率即为此频率故向左移动．
答案：(1)259 m (2)向左。