高二物理 第9單元45分鐘過關(guān)檢測（訓(xùn)練10 簡諧運動的能量 阻尼振動受迫振動 共振）（有解析） 大綱人教版第二冊

1、訓(xùn)練10 簡諧運動的能量 阻尼振動受迫振動 共振基礎(chǔ)鞏固·站起來，拿得到！1.做簡諧運動的彈簧振子,其質(zhì)量為m,最大速率為v,則下列說法中正確的是( )A.振動系統(tǒng)的最大彈性勢能為mv2B.當(dāng)振子的速率減為時,此振動系統(tǒng)的彈性勢能為C.從某時刻起,在半個周期內(nèi),彈力做的功一定為零D.從某時刻起,在半個周期內(nèi),彈力做的功一定為mv2答案：AC解析：根據(jù)簡諧運動機械能守恒的特點判斷A選項正確.當(dāng)振子的速率減為時,振子的動能減少mv2-m()2=mv2,那么振動系統(tǒng)的彈性勢能為mv2,B選項錯誤.從某時刻起經(jīng)過半個周期,振子回到原位置或者回到關(guān)于平衡位置對稱的位置,經(jīng)過半個周期振子的速率恢

2、復(fù)到原來的數(shù)值,所以動能不變,根據(jù)動能定理,彈力做功為零,C選項正確,D選項錯誤.2.下列說法中正確的是( )A.阻尼振動一定是減幅振動B.物體做阻尼振動時,隨著振幅的減少,頻率也不斷減小C.受迫振動穩(wěn)定時的頻率等于驅(qū)動力的頻率,與物體的固有頻率無關(guān)D.受迫振動的頻率由驅(qū)動力和物體結(jié)構(gòu)特點共同決定答案：C解析：物體做阻尼振動時,如果有恰當(dāng)?shù)哪芰垦a充,也可以保持振幅不變,做等幅運動,所以阻尼振動的振幅是不一定改變的,所以A錯誤.物體做阻尼振動時,振幅雖然不斷減小,但是振動的頻率仍由自身的結(jié)構(gòu)特點所決定,不隨振幅的減小而變化,所以B錯誤.受迫振動穩(wěn)定時的頻率,只是決定于驅(qū)動力的頻率,與物體自身結(jié)構(gòu)

3、特點無關(guān),即與物體的固有頻率無關(guān),所以D錯誤,C正確.3.單擺振動中,當(dāng)擺球在兩邊最大位移處時,則( )A.速度最小,勢能最大,繩中張力最大 B.速度最大,勢能最小,繩中張力最小C.速度最小,勢能最大,繩中張力最小 D.速度最大,勢能最小,繩中張力最大答案：C解析：單擺振動中,擺球在最大位移處時,速度最小,勢能最大,繩中張力最小.當(dāng)v=0時,F向=mv2/R,即F向=0,此時沿繩方向F繩-mgcos=0,F繩=mgcos,此時F繩最小.4.下列說法中正確的是( ) A.有阻力的振動叫做受迫振動B.若物體振動時,受到外力作用,則這個振動叫做受迫振動C.只要物體振動,其振動頻率就等于其固有頻率D.

4、周期性驅(qū)動力作用在物體上一段時間,振動達(dá)到穩(wěn)定后,物體的振動頻率才等于驅(qū)動力的頻率答案：D 解析：受迫振動是指周期性驅(qū)動力作用在物體上一段時間后,物體振動的頻率等于驅(qū)動力的頻率.5.現(xiàn)在給出下列四種振動:A.共振 B.無阻尼振動 C.阻尼振動 D.受迫振動(1)蕩秋千時,秋千的振動屬于_.(2)受迫振動中,策動力的頻率等于固有頻率的現(xiàn)象稱為_.(3)音叉長時間的振動,應(yīng)該看作是_.(4)忽略阻力時,浮在水面上的木塊上下振動,可看作_. 答案：(1)D (2)A (3)C (4)B6.部隊過橋時不適合齊步走,這是為了( )A.減小對橋的壓力 B.使橋受力均勻C.使橋的振動頻率減小 D.避免橋發(fā)生

5、共振答案：D解析：部隊過橋時,如果齊步走,士兵的頻率認(rèn)為是驅(qū)動力的頻率,若等于橋的固有頻率,則橋會發(fā)生共振現(xiàn)象,振幅達(dá)到最大,這時對橋面和人都很危險.7.如圖所示,將相同的單擺拉到不同的位置A、B,使其同時振動起來(<5°),并且ha<hb,(忽略空氣阻力)則下列說法中正確的是( )A.由A位置釋放的先回到擺的最低點B.由A、B釋放后同時擺到最低點C.擺到最低點時的機械能相等D.在任一時刻B的機械能總是大于A的機械能答案：BD解析：由于其擺長相等,所以兩個擺的周期相等,與振幅無關(guān),所以兩個擺球到達(dá)最低點時所用的時間一樣,即兩個擺是同步的.兩個擺球在振動的過程中機械能是守恒

6、的,以最低點所在的平面為零勢能參考平面,則有EA=mghA,EB=mghB,由于hA<hB,則在擺動的任一時刻B的機械能大,在最低點時,勢能全部轉(zhuǎn)化為擺球的動能,即在最低點時擺球的機械能等于擺球的動能.因此,正確的選項為B、D.能力提升·踮起腳，抓得住！8.如圖所示裝置中,曲軸上懸掛一彈簧振子,轉(zhuǎn)動搖把,曲軸可以帶動彈簧振子上下振動.開始時不轉(zhuǎn)動搖把,讓振子上下自由振動,測得彈簧振子的振動頻率是2 Hz,然后勻速轉(zhuǎn)動搖把,轉(zhuǎn)速為240 r/min.當(dāng)振子穩(wěn)定后,它的振動周期為( )A. s B. s C.2 s D.4 s答案：B解析：設(shè)搖把轉(zhuǎn)速用n表示.轉(zhuǎn)動搖把時通過曲軸對彈

7、簧振子產(chǎn)生一周期性的驅(qū)動力,使彈簧振子做受迫振動,搖把轉(zhuǎn)動的周期(即曲軸轉(zhuǎn)動的周期)T= s= s.彈簧振子做受迫振動的周期等于它受到的驅(qū)動力的周期所以振子的振動周期是 s,答案是B.9.如圖表示一個彈簧振子做受迫振動時的振幅與驅(qū)動力頻率之間的關(guān)系,由此可知( )A.振子振動頻率為f2時,它處于共振狀態(tài)B.驅(qū)動力的頻率為f3時,振子振動的頻率為f3 C.假如撤去驅(qū)動力讓振子自由振動,它的頻率是f3D.振子做自由振動時,頻率可以是f1、f2、f3答案：AB解析：由共振的有關(guān)知識可知,A、B選項是正確的,當(dāng)物體的固有頻率等于驅(qū)動力的頻率時物體發(fā)生共振,振幅最大.彈簧振子的固有頻率為f2,即自由振動

8、時其頻率為f2,所以選項CD錯誤.10.單擺小球的質(zhì)量為m,擺長為l,擺角為(<10°),以平衡位置處重力勢能為零,則此單擺的振幅為_,振動的總機械能為_,擺球通過最低點時的速度為_.答案：l mgl(1-cos) 解析：依據(jù)題意可知,單擺的機械能為:E=mgl(1-cos)而單擺的回復(fù)力與離開平衡位置的位移的比例系數(shù)為:k=.依據(jù):E=kA2,解得A2=2l2(1-cos) 得:A=l 振動的總機械能為:E=mgl(1-cos)設(shè)擺球通過最低點的速度為vm,據(jù)機械能守恒定律得:E=mv2即v=.11.秒擺擺球質(zhì)量為0.2 kg，它振動到最大位移時距最低點的高度為0.4 cm，

9、當(dāng)它完成10次全振動回到最大位移時，因有阻尼作用距最低點的高度變?yōu)?.3 cm.如果每振動10次給它補充一次能量，使擺球回到原高度，那么1 min內(nèi)總共應(yīng)補充多少能量? 答案：0.6 J解析：損失的能量等于減少的重力勢能,所以10次全振動擺球損失的機械能是:E=mg(h1-h2)=0.2×10×(0.4-0.3) J=0.2 J,1 min內(nèi)秒擺完成的全振動為n=60/2=30(次),所以1 min內(nèi)需要補充3×0.2 J=0.6 J的能量.拓展應(yīng)用·跳一跳，夠得著！12.汽車在一條起伏不平的公路上行駛,路面上凸起處相隔距離大約都是16 cm,汽車車身裝

10、在彈簧上,當(dāng)汽車以8 m/s的速度行駛時,車身起伏振動得最劇烈.則彈簧固有頻率是多少?答案：f固=50 Hz解析：汽車前進(jìn)時做受迫振動,每經(jīng)過一個凸起受到一次驅(qū)動,其時間間隔為t= s=2×10-2 s即驅(qū)動力的周期T=t=2×10-2 s驅(qū)動力的頻率f= Hz=50 Hz因為此時車身起伏最劇烈,即發(fā)生共振,應(yīng)有彈簧固有頻率f固=f=50 Hz.13.如圖所示,在一根張緊的繩上掛著4個擺球a、b、c、d,它們的擺長關(guān)系是la=lc=l,lb=1.5l,ld=0.5l.當(dāng)a擺擺動時,其余各擺也隨之振動起來,則( )A.b擺的振幅最大 B.c擺的振幅最大C.b擺的振動周期為2

11、D.b擺的振動周期最大,d擺的振動周期最小答案：BC解析：a擺擺動時,會通過張緊的繩給b、c、d擺以周期性的驅(qū)動力,b、c、d三擺都做受迫振動,因此它們的振動周期都等于a擺施加的驅(qū)動力的周期,即等于a擺的周期,D選項錯誤,C選項正確.b、c、d三擺中只有c擺受到的驅(qū)動力的周期等于它的固有周期,c擺發(fā)生共振現(xiàn)象,c擺的振幅最大.B正確.14.如圖所示,一物體自某一高度處自由下落,恰好落在直立于地面上的輕質(zhì)彈簧上的a點處,到b點處彈簧被壓縮到最短,并又將物體彈回.設(shè)彈簧始終處于彈性形變的范圍內(nèi),以下判斷中正確的是( )A.物體從a下降到b的過程中,動能不斷減少B.物體從b上升到a的過程中,動能不斷增加C.物體從a下降到b,以及從b上升到a的過程中,動能都是先增加后減少D.物體在b點時,所受合力不為零答案：CD解析：物體下降到a處,開始受到彈力,但由于彈