物理人教版选修3-4成长训练：第十一章 5.外力作用下的振动含解析
2019版物理人教版选修3-4训练：第十一章 5. 外力作用下的振动
5.外力作用下的振动基础巩固1下列各种振动不是受迫振动的是( )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：A选项中锣面的振动是阻尼振动,而B、C、D选项中物体的振动是在驱动力作用下的振动,是受迫振动,A选项符合要求。
答案：A2由于存在摩擦和空气阻力,任何物体的机械振动严格地讲都不是简谐运动,这时振动的振幅、周期和机械能的变化情况是( )A.振幅减小,周期减小,机械能减小B.振幅减小,周期不变,机械能减小C.振幅不变,周期减小,机械能减小D.振幅不变,周期不变,机械能减小解析：物体做阻尼振动时,机械能减小,振幅减小,但周期不变(但大于固有周期),故选项B正确。
答案：B3在实验室做“声波碎杯”的实验,用手指轻弹一只酒杯,听到清脆声音,测得这个声波的频率为500 Hz。
将这只酒杯放在大功率的声波发生器之前,操作人员通过调整其发出的声波,结果使酒杯碎掉了。
你认为操作人员进行的操作可能是( )A.一定是把声波发生器的功率调到很大B.可能是声波发生器发出了频率很高的超声波C.一定是同时增大声波发生器发出声波的频率和功率D.可能只是将声波发生器发出的声波频率调到500 Hz答案：D4如图所示的装置中,已知弹簧振子的固有频率f固=2 Hz,电动机皮带轮的直径d1是曲轴皮带轮直径d2。
为使弹簧振子的振幅最大,则电动机的转速应为( )的12A.60 r/minB.120 r/minC.30 r/minD.240 r/min解析：若使振子振幅最大,则曲轴转动频率为f=2 Hz,即转速为2 r/s 。
由ω1r 1=ω2r 2, 4 r/s,即240 r/min 。
于d 1d 2=r 1r 2=12,故ω1ω2=21,所以电动机转速为答案：D5如图所示,在一根张紧的水平绳上挂几个摆,其中A 、E 摆长相等。
先让A 摆振动起来,其他各摆随后也跟着振动起来,则( )A.其他各摆摆动周期跟A 摆相同B.其他各摆振动振幅大小相同C.其他各摆振动振幅不等,E 摆振幅最小D.其他各摆振动周期不同,D 摆周期最大解析：在受迫振动中,受迫振动的物体振动周期由驱动力的周期决定,当驱动力的周期等于固有周期时振幅最大。
2020-2021学年高二人教版物理选修3-4学案：第十一章 5 外力作用下的振动 Word版含解析
5外力作用下的振动一、阻尼振动1．固有频率：简谐运动的物体受到的回复力是振动系统内部的相互作用力．如果振动系统不受外力的作用，此时系统的振动叫做固有振动，其振动频率称为固有频率．2．阻尼振动：振动系统受到的阻力作用叫做阻尼．阻尼振动的振幅不断减小．振动系统受到的阻尼越大，振幅减小得越快．当阻尼很小时，就可以忽略，当成简谐运动来处理．实际的振动过程总是存在阻力的，系统的能量必然会损失．例如弹簧振子和单摆在振动过程中，振子和摆球要克服阻力做功，系统的机械能不断减小，振幅也不断减小，直到振动停止．这种振动就是阻尼振动．如图所示是汽车车轮上的减震器，你知道它的作用吗？提示：汽车在凹凸不平的路上行驶时，会发生剧烈振动，安装大阻尼的减震器，可以使振动很快停下来．二、受迫振动与共振1．受迫振动：系统在周期性变化的驱动力作用下的振动叫做受迫振动．受迫振动稳定时，系统振动的频率等于驱动力的频率，与系统的固有频率无关．2．共振：驱动力的频率等于物体的固有频率．此时受迫振动的振幅最大．3．共振曲线：如图所示，共振曲线的横坐标为驱动力的频率，纵坐标为受迫振动物体的振幅．共振曲线直观地反映出了驱动力的频率对受迫振动物体振幅的影响，由共振曲线可知，当驱动力的频率与物体的固有频率相等时，受迫振动的振幅最大．18世纪中叶，法国昂热市一座102米长的大桥上有一队士兵经过．当他们在指挥官的口令下迈着整齐的步伐过桥时，桥梁突然断裂，造成226名官兵和行人丧生．你知道这是什么原因造成的吗？提示：是共振造成的．因为大队士兵迈步的频率正好与大桥的固有频率一致，使桥体的振动加强，当它的振幅达到甚至超过桥梁的抗压力时，桥就断了．类似的事件在俄国和美国等地也有发生．鉴于成队士兵步伐整齐地走过桥时容易造成桥的共振，所以后来各国都规定大队人马过桥，要便步通过．考点一阻尼振动1．固有频率如果振动系统不受外力的作用，此时的振动叫做固有振动，其振动频率称为固有频率．物体振动的固有频率由振动系统本身决定．2．阻尼振动振动系统克服摩擦力或其他阻力做功，消耗自身的机械能，因而振幅逐渐减小，最后停下来．这种振幅逐渐减小的振动叫做阻尼振动．振幅减小的快慢跟振动所受的阻尼有关，阻尼越大，振幅减小得越快．当阻尼很小时，在一段不太长的时间内振幅没有明显的减小，可以认为是等幅振动．物体做无阻尼振动，并不一定指它不受阻尼，而是指它在振。
人教版物理【选修3-4】11-5《外力作用下的振动》课时作业及答案
1．(2018·南昌检测)部队经过桥梁时，规定不许齐步走；登山运动员登雪山时，不许高声叫喊，主要原因是( )A．减轻对桥的压力，避免产生回声B．减少声波对桥、雪山的冲击力C．避免使桥发生共振和使雪山发生共振D．使桥受到的压力更不均匀，使登山运动员耗散能量减少【解析】部队过桥时如果齐步走，给桥梁施加周期性的外力，容易使桥的振动幅度增大，即发生共振，造成桥梁倒塌．登山运动员登高山时(高山上有常年积雪，雪山内部温度较高，有部分雪熔化成了水，对冰层起润滑作用)高声叫喊，声波容易引发雪山共振而发生雪崩，故应选C.【答案】 C2.图11511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500 Hz.将这只酒杯放在两个大功率的声波发生器之间，操作人员通过调整其发出的声波，就能使酒杯碎掉(如图11511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500 Hz【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500 Hz，就能使酒杯碎掉．D正确．【答案】 D3．(多选)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轨端接缝处时，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．普通钢轨长为12.6 m，列车固有振动周期为0.315 s．下列说法正确的是( )A．列车的危险速率为40 m/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【解析】列车在钢轨上运动时，受钢轨对它的冲击力作用做受迫振动，当列车固有频率等于钢轨对它的冲击力的频率时，列车的振幅最大，因v＝lt＝40 m/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，而不是列车发生共振，B、C错误；增加钢轨的长度有利于列车高速运行，D对．【答案】AD4．(2018·九江模拟)如图11512所示，把两个弹簧振子悬挂在同一支架上，已知甲弹簧振子的固有频率为9 Hz，乙弹簧振子的固有频率为72 Hz，当支架在受到竖直方向且频率为9 Hz的驱动力作用做受迫振动时，则两个弹簧振子的振动情况是( )图11512A ．甲的振幅较大，且振动频率为18 HzB ．甲的振幅较大，且振动频率为9 HzC ．乙的振幅较大，且振动频率为9 HzD ．乙的振幅较大，且振动频率为72 Hz【解析】 根据受迫振动发生共振的条件可知甲的振幅较大，因为甲的固有频率等于驱动力的频率，做受迫振动的物体的频率等于驱动力的频率，所以B 选项正确．【答案】 B5．研究单摆受迫振动规律时得到如图11513所示的图象，则下列说法不正确的是( )图11513A ．其纵坐标为位移B ．其纵坐标为振幅C ．单摆的固有周期为2 sD ．图象的峰值表示共振时的振幅【解析】 纵坐标是振幅，不是位移，A 说法错误，B 说法正确；当f 驱＝f 固时发生共振，振幅最大，由图知T 固＝1f＝2 s ，可见C 和D 的说法均正确．【答案】 A6．(2018·枣庄高二检测)如图11514所示是一个弹簧振子做阻尼振动的振动图象，曲线上A、B两点连线与横轴平行，下列说法正确的是( )图11514A．振子在A时刻的动能等于B时刻的动能B．振子在A时刻的势能大于B时刻的势能C．振子在A时刻的机械能等于B时刻的机械能D．振子在A时刻的机械能大于B时刻的机械能【解析】由于弹簧振子做阻尼振动，所以A时刻的机械能大于B时刻的机械能，C错，D对；由于弹簧的弹性势能与弹簧的形变量(即位移)有关，A、B两时刻的形变量相等，故势能相等，所以B错；通过上述分析振子在A时刻的动能大于B时刻的动能，A错．【答案】 D图115157．(多选)(2018·柳州高二检测)如图11515所示，两个质量分别为M和m的小球，悬挂在同一根水平细线上，当M在垂直于水平细线的平面内摆动时，下列说法正确的是( )A．两摆的振动周期是相同的B．当两摆的摆长相等时，m摆的振幅最大C．悬挂M的竖直细线长度变化时，m的振幅不变D．m摆的振幅可能超过M摆的振幅【解析】 M 摆动时，m 摆做受迫振动，稳定后，m 摆的振动周期应等于驱动力的周期，即等于M 摆的周期，故选项A 正确；当m 摆长与M 摆长相等时，两者的固有周期相等，而M 摆的固有周期就是使m 做受迫振动的驱动力的周期，可见m 摆处于共振状态，选项B 正确；M 摆长发生变化，就是使m 做受迫振动的驱动力周期发生变化，由于m 的固有周期不变，这样两个周期差别就发生了变化，因而m 的振幅也发生了变化，选项C 错误；单摆振动的能量不仅与振幅有关，还跟振动系统的质量有关，如果M 的质量比m 大得多，从M 向m 传递的能量有可能使m 的振幅大于M 的振幅，选项D 正确．【答案】 ABD8．(多选)把一个筛子用四根弹簧支起来，筛子上装一个电动偏心轮，它每转一周给筛子一个驱动力，这就做成了一个共振筛，筛子在做自由振动时，20 s 内完成了10次全振动．在某电压下电动偏心轮转速是36 r/min ，已知如果增大电压可以使偏心轮转速提高；增加筛子质量，可以增大筛子的固有周期，那么，要使筛子的振幅增大，下列做法正确的是( )A ．提高输入电压B ．降低输入电压C ．增加筛子质量D ．减小筛子质量【解析】 当驱动力频率与筛子的固有频率越接近时筛子振幅越大，这样应先比较二者关系，再想办法使二者接近．筛子的固有频率f 固＝12 Hz＝0.5 Hz ，偏心轮的速度n ＝36 r/min ＝0.6 r/s ，故f 驱＝0.6 Hz ，可见f 固＜f 驱，由共振条件可知，要增大筛子做受迫振动的振幅，就要使f 固与f驱尽量接近，可降低输入电压，以降低f 驱，B 正确；也可以减小筛子质量，使T 固减小，f 固增大，D 正确． 【答案】 BD9．(2018·南京高二检测)如图11516所示装置中，已知弹簧振子的固有频率f 固＝2 Hz ，电动机皮带轮的直径d 1是曲轴皮带轮d 2的12.为使弹簧振子的振幅最大，则电动机的转速应为( )图11516A ．60 r/minB ．120 r/minC．30 r/min D．240 r/min【解析】若使振子振幅最大，则曲轴转动频率为f＝2 Hz，即转速为2 r/s.由于d1d2＝r1r2＝12，ω1r1＝ω2r2，故ω1ω2＝21，所以电动机转速为4 r/s，即240 r/min.D选项正确．【答案】 D10．(2018·重庆一中检测)将测力传感器接到计算机上可以测量快速变化的力，将单摆挂在测力传感器的探头上，测力探头与计算机连接，用此方法测得的单摆摆动过程中摆线上拉力的大小随时间变化的曲线如图11517所示，取g＝10 m/s2.某同学由此图象提供的信息做出了下列判断，其中正确的是( )图11517A．摆球的周期T＝0.5 sB．单摆的摆长L＝1 mC．t＝0.5 s时摆球正经过最低点D．摆球运动过程中周期越来越小【解析】本题主要考查单摆的周期公式及阻尼振动．由图155可知，单摆两次拉力极大值的时间差为1 s，所以单摆的振动周期为2 s，A错误；根据单摆的周期公式T＝2πLg可得摆长L＝1 m，B正确；t＝0.5 s时摆线的拉力最大，所以摆球正经过最低点，C正确；摆线拉力的极大值发生变化，说明摆球在最低点时的速度大小发生了变化，所以摆球做阻尼振动，振幅越来越小，由于周期与振幅无关，所以单摆的周期不变，D错误．【答案】 BC11．下列现象中，利用共振现象的是________，防止共振产生危害的是________． A ．秋千越荡越高 B ．火车过桥时要慢开 C ．喇叭常放在音箱内D ．建厂房时要考虑厂房的固有频率与机器的固有频率的差别【解析】 当物体发生共振时，驱动力的频率等于物体的固有频率，此时振动物体的振幅最大，能量最大，因此应用共振的是A 、C ，防止共振的是B 、D.【答案】 AC BD12．小球做受迫振动如图11518所示，一个竖直圆盘转动时，固定在圆盘上的小圆柱带动一个T 形支架在竖直方向振动，T 形支架的下面系着一个弹簧和小球组成的振动系统，小球浸没在水中．当圆盘静止时，让小球在水中振动，其阻尼振动的频率约为3 Hz.现使圆盘以4 s 的周期匀速转动，经过一段时间后，小球振动达到稳定，它振动的频率是多少？图11518【解析】 当圆盘转动时，通过小圆柱带动T 形支架上下振动，T 形支架又通过弹簧给小球一周期性的作用力使其做受迫振动，所以小球振动的频率应等于驱动力的频率，即T 形支架的振动频率，而T 形支架的频率又等于圆盘转动的频率，故小球振动的频率f ＝1T ＝14 Hz ＝0.25 Hz.【答案】 0.25 Hz。
物理选修3-4达标训练：第十一章 5.外力作用下的振动
更上一层楼基础·巩固1.下列现象中，利用共振现象的是____________，防止共振产生危害现象的是___________(填序号).①秋千越荡越高 ②火车过桥时要慢开 ③喇叭常放在音箱内 ④建厂房时要考虑厂房的固有频率与机器的固有频率的差别答案：①③ ②④2.一物体做阻尼振动，下列说法正确的是( )A.振幅随时间减小B.周期随时间减小C.机械能随时间减小D.频率随时间减小解析：物体做阻尼振动，振幅减小，机械能也将减小，但周期和频率与振幅无关，只与其本身的因素有关，所以周期和频率不变.所以选项A 、C 正确，B 、D 错误.答案：AC3.如图11-5-4所示，A 球振动后，通过水平细绳迫使B 、C 振动，下面说法中，正确的是( )图11-5-4A.只有A 球、C 球振动周期相等B.C 球的振幅比B 球小C.C 球的振幅比B 球的振幅大D.A 球、B 球、C 球的振动周期相等解析：A 球振动充当驱动力，B 、C 两球的振动周期都应当等于A 的振动周期，所以选项A 错误，D 正确.C 的摆长与A 的摆长相同，周期也相同，所以C 做受迫振动的振幅大，所以选项B 错误，选项C 正确.答案：CD4.如图11-5-5所示,曲轴上悬挂一弹簧振子,转动摇把,曲轴可以带动弹簧振子上下振动,开始时不转动摇把,让振子上下自由振动,测得振动频率为 2 Hz,然后匀速转动摇把,转速为240 r/min 当振子振动稳定后,振子的振动周期是（ ）图11-5-5A.0.5 sB.0.25 sC.2 sD.4 s解析：匀速转动摇把后，振子将做受迫振动，驱动力的周期跟把手转动的周期是相同的，振子做受迫振动的周期又等于驱动力的周期，其频率也等于驱动力的频率，与原自由上下振动频率无关.摇把匀速转动的转速为240 r/min=4 r/s ，角速度ω=8π rad/s ，所以驱动力的周期T=ωπ2=ππ82s=0.25 s.答案：B5.一个弹簧振子做受迫运动，它的振幅A与驱动力频率f之间的关系如图11-5-6所示.由图可知( )图11-5-6A.频率为f2时，振子处于共振状态B.驱动力频率为f3时，受迫振动的振幅比共振小，但振子振动的频率仍为f2C.振子如果做自由振动，它的频率是f2D.振子可以做频率为f1的等幅振动解析：由图可以看出，当频率为f2时，振子处于共振状态，说明振子的固有频率为f2,所以选项A、C正确.答案：AC6.如图11-5-7所示,为某物体做受迫振动的共振曲线,从图中可知该物体振动的固有频率是________________ Hz，在驱动力频率由150 Hz增大到250 Hz的过程中,物体振动的振幅变化趋势是________________.图11-5-7解析：当驱动力频率等于固有频率时振幅最大，所以由图可以判断固有频率为200 Hz，当驱动力频率与固有频率差值越大时，振幅越小，所以在驱动力频率由150 Hz增大到250 Hz 的过程中,物体振动的振幅变化趋势是由小到大,再由大到小.答案：200 Hz 由小到大,再由大到小综合·应用7.一洗衣机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，洗衣机波轮的运转频率比洗衣机的固有频率大B.正常工作时，洗衣机波轮的运转频率比洗衣机的固有频率小C.正常工作时，洗衣机波轮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，波轮的运转频率恰好等于洗衣机的固有频率解析：洗衣机切断电源，波轮的转动逐渐慢下来，在某一小段时间内洗衣机发生了强烈的振动，说明此时波轮的频率与洗衣机固有频率相同，发生了共振.此后波轮转速减慢，则驱动力频率小于固有频率，所以共振现象消失，洗衣机的振动随之减弱，所以选项A、D正确. 答案：AD8.(2006北京理综)某同学看到一只鸟落在树枝上的P处，树枝在10 s内上下振动了6次.鸟飞走后，他把50 g的砝码挂在P处，发现树枝在10 s内上下振动了12次.将50 g的砝码换成500 g的砝码后，他发现树枝在15 s内上下振动了6次，你估计鸟的质量最接近（）图11-15-8A.50 gB.200 gC.500 gD.550 g解析：振动周期公式T=2πk m ，鸟在树枝上，T 1=2πkm 1=610 s ；50 g 的砝码在树枝上，T 2=2π12102 k m s ，鸟的质量为50 g 的砝码的4倍，所以最接近200 g ，所以B 选项正确. 答案：B9.(2006全国理综Ⅰ)一砝码和一轻弹簧构成弹簧振子，图甲所示的装置可用于研究该弹簧振子的受迫振动.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就是驱动力的周期，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，振动图线如图乙所示.当把手以某一速度匀速转动，受迫振动达到稳定时，砝码的振动图线如图丙所示.若用T 0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（ ）图11-5-9A.由图线可知T 0=4 sB.由图线可知T 0=8 sC.当T 在4 s 附近时，Y 显著增大；当T 比4 s 小得多或大得多时，Y 很小D.当T 在8 s 附近时，Y 显著增大；当T 比8 s 小得多或大得多时，Y 很小解析：若保持把手不动，砝码以一初速度做简谐振动，为自由振动，图乙为砝码的自由振动的图象，由图读出的周期T 0=4 s ，为砝码的固有周期.当把手以某一速度匀速转动，砝码为受迫振动，此时砝码振动的周期T 为驱动力的周期，图丙为砝码的受迫振动的图象，由图读出的周期T=8 s ，为砝码受迫振动的周期，也为驱动力的周期.当驱动力的周期越靠近砝码的固有周期时，砝码的振动越强烈，振幅越大.当驱动力的周期越偏离砝码的固有周期时，砝码的振动越弱，振幅越小.所以A 、C 选项正确.答案：AC10.某工厂的一个车间里，机器一开动，整个车间就灰尘四起，既对工人的健康有害，也影响产品的质量，为此，厂里请来了一个建筑工程师，他到车间看后，叫人在车间里建了几根水泥立柱，问题就解决了.请你解释其中的奥秘.解析：根据题意可知，机器的振动相当于驱动力，使车间发生共振，说明驱动力的频率接近固有频率.要解决问题，只需改变机器的驱动频率或车间的固有频率.答案：建几根水泥立柱，改变了车间的固有频率，使之不再与机器的振动频率接近，避免车间产生共振现象.11.如图11-5-10所示，为一单摆的共振曲线，图中横轴表示周期性驱动力的频率，纵轴表示单摆的振幅，求此单摆的摆长.图11-5-10解析：本题主要考查单摆周期公式与共振曲线的综合应用.由图象可以看出，当驱动力的频率为0.4 Hz 时，单摆的振幅最大，此时单摆共振.由共振的条件可知，单摆的固有频率为0.4 Hz ，由T=2πg l =f1可得,l=2248f π=1.56 m. 答案：1.56 m12.火车在铁轨上行驶时，由于在铁轨接头处车轮受到撞击而上下振动.如防震弹簧每受104 N 的力将被压缩20 mm ，而每根弹簧的实际负荷为5 000 kg.问车速多大时，列车振动得最强烈？（设铁轨长为12.5 m ，g=10 m/s 2,弹簧的固有周期T 固=2πkm ） 解析：由题意可知弹簧振子在做受迫振动，要使振动最强烈，必然是弹簧振子发生共振，此时必须满足：T 驱=T 固.答案：根据题意知，防震弹簧的劲度系数为k=02.0104=x F N/m=5×105 N/m 由于每根弹簧的实际负荷为m=5 000 kg ，所以弹簧的固有周期为T 固=2πk m =2π5105000 5⨯s=0.2π s 当振动最强烈时有T 驱=vv l 5.12= s=0.2π s 可得火车的速度为v= 3.140.212.5⨯ m/s≈19.9 m/s.。
物理人教选修34训练：第十一章 5 外力作用下的振动 含解析
5.外力作用下的振动基础巩固1下列各种振动不是受迫振动的是()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：A选项中锣面的振动是阻尼振动,而B、C、D选项中物体的振动是在驱动力作用下的振动,是受迫振动,A选项符合要求。
答案：A2由于存在摩擦和空气阻力,任何物体的机械振动严格地讲都不是简谐运动,这时振动的振幅、周期和机械能的变化情况是()A.振幅减小,周期减小,机械能减小B.振幅减小,周期不变,机械能减小C.振幅不变,周期减小,机械能减小D.振幅不变,周期不变,机械能减小解析：物体做阻尼振动时,机械能减小,振幅减小,但周期不变(但大于固有周期),故选项B正确。
答案：B3在实验室做“声波碎杯”的实验,用手指轻弹一只酒杯,听到清脆声音,测得这个声波的频率为500 Hz。
将这只酒杯放在大功率的声波发生器之前,操作人员通过调整其发出的声波,结果使酒杯碎掉了。
你认为操作人员进行的操作可能是()A.一定是把声波发生器的功率调到很大B.可能是声波发生器发出了频率很高的超声波C.一定是同时增大声波发生器发出声波的频率和功率D.可能只是将声波发生器发出的声波频率调到500 Hz答案：D4如图所示的装置中,已知弹簧振子的固有频率f固=2 Hz,电动机皮带轮的直径d1是曲轴皮带轮直径d2的1。
为使弹簧振子的振幅最大,则电动机的转速应为()2A.60 r/minB.120 r/minC.30 r/minD.240 r/min解析：若使振子振幅最大,则曲轴转动频率为f=2 Hz,即转速为2 r/s。
由于d1d2=r1r2=12,ω1r1=ω2r2,故ω1ω2=21,所以电动机转速为4 r/s,即240 r/min。
答案：D5如图所示,在一根张紧的水平绳上挂几个摆,其中A、E摆长相等。
先让A摆振动起来,其他各摆随后也跟着振动起来,则()A.其他各摆摆动周期跟A摆相同B.其他各摆振动振幅大小相同C.其他各摆振动振幅不等,E摆振幅最小D.其他各摆振动周期不同,D摆周期最大解析：在受迫振动中,受迫振动的物体振动周期由驱动力的周期决定,当驱动力的周期等于固有周期时振幅最大。
物理人教版选修3-4习题点拨 第十一章 5外力作用下的振动 含解析
教材习题点拨
1．当圆盘转动时，通过小圆柱带动T形支架上下振动，T形支架又通过弹簧给小球一周期性的作用力使其做受迫振动，所以小球振动的频率应等于驱动力的频率，即T形支架的振动频率，而T形支架的频率又等于圆盘转动的频率，
故小球振动的频率f＝1
T
＝
1
4
Hz。
2．(1)B、C振动频率相同，C的振幅大。
(2)A、B振动频率相同，A的振幅大。
解析：(1)B、C均在A提供的驱动力的作用下以相同的频率做受迫振动，由于C球的固有频率与A提供的驱动力频率相同而发生共振，所以C球振动的振幅比较大；
(2)A、B开始振动，A球的振幅比较大，原因同(1)。
3．根据共振的规律，在间隔时间正好等于固有频率对应的周期时发生共振，
汽车的颠簸最厉害，v＝s
T
＝
8
1.5
m/s＝5.3 m/s。
4．(1)由图象可以看出单摆的固有频率为0.3 Hz。
故由单摆的周期公式T＝2πl
g
可求得
l＝T2g
4π2
＝
g
4π2f2
＝
10
4×π2×0.32
m＝2.8 m。
(2)摆长增大，单摆的固有周期增大，固有频率减小，共振曲线的最大值将向左移动。
物理人教版选修3-4 第11章 5.外力作用下的振动 Word版含解析
5 外力作用下的振动一览众山小诱学·导入材料：据《天中记》一书记载，晋初（公元3世纪）时，京城有户人家挂着的铜盘每天早晚轻轻自鸣两次，人们十分惊恐.学者张华判断，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（改变固有频率），它就不再自鸣了.1831年，一队骑兵整齐地通过曼彻斯特附近的一座便桥时，桥梁发生了断裂现象.问题：为什么铜盘会在早晚发生自鸣？改变其固有频率为何就不再自鸣了？骑兵为何能使桥梁断裂？导入:皇宫早晚的钟声若与铜盘的固有频率相同，就会产生共鸣.若改变其固有频率，就会使它们的频率不再相同，因此也就不会发生共鸣.骑兵使桥梁断裂，也与骑兵的频率和桥梁的固有频率有关.温故·知新1.什么是振幅？振幅有何物理意义？答：振动物体离开平衡位置的最大距离；表示振动强弱的物理量，振幅越大，表示振动越强.对同一振动系统，振幅越大，表示振动系统的能量越大.2.物体振动的周期和频率与哪些因素有关？答：物体振动的周期和频率，由振动系统本身的性质决定，与振幅无关.4 单摆一览众山小诱学·导入材料：在生活中我们经常看到挂钟钟摆在摆动时能够准确计时.伽利略发现教堂里的吊灯左右摆动时具有等时性.1641年，惠更斯按照伽利略的构想，发明制造了第一个摆钟.当摆钟走时不准时，只要拧一拧钟摆摆锤下方的螺母，走时就会变得准确.问题：摆钟为什么能够准确计时？当摆钟走时不准时，如何调节？为什么拧一拧钟摆摆锤下方的螺母，走时就会变得准确？导入:摆钟、吊灯等悬挂起来的物体在竖直平面内摆动，都具有固定的周期.周期的长短与物体与悬线、悬点组成的系统有关.拧一拧钟摆摆锤下方的螺母，实际上就是改变系统的周期来调节钟摆的快慢.温故·知新1.怎样判断质点的运动是简谐运动.答：质点的位移与时间的关系遵从正弦函数的规律；它的振动图象（x-t 图象）是一条正弦曲线；质点所受的力与它偏离平衡位置的位移的大小成正比，并且总是指向平衡位置，质点的运动就是简谐运动.2.什么是回复力？试举例说明.答：做简谐运动的质点，受到的指向平衡位置的力，其作用总是要把物体拉回到平衡位置，这样的力叫回复力.比如弹簧振子中弹簧的弹力.3.用秒表怎样测量弹簧振子振动的周期？怎样测更准确一些？答：用秒表测量完成n 个全振动所用的时间t ，nt 就是振动的周期.n 的值取大一些可以减小周期的测量误差.。
高中物理人教版选修3-4练习：第十一章第5节 外力作用下的振动 随堂检测 含解析
经过了艰苦的探索，利用在飞机机翼前缘处装置一个配重杆的方法，解决了这一问题。
在飞机机翼前装置配重杆的目的主要是( ) A．加大飞机的惯性B．使机体更加平衡
C．使机翼更加牢固D．改变机翼的固有频率
解析：飞机抖动的厉害是因为发生了共振现象，想要解决这一问题需要使系统的固有频率与驱动力的频率差别增大，在飞机机翼前缘处装置一个配重杆，改变的是机翼的固有频率，故选项D正确。
答案：D
4．(对应要点三)如图11－5－7所示，三个单摆的摆长为L1＝1.5 m，L2＝1 m，L3＝0.5 m，现用一周期等于2 s的驱动力，使它们做受迫振动，那么当它们的振动稳定时，下列判断中正确的是( )
图11－5－7
A．三个摆的周期和振幅相等
B．三个摆的周期不等，振幅相等
C．三个摆的周期相等，但振幅不等
D．三个摆的周期和振幅都不相等
解析：三个摆的振动都是受迫振动，所以振动的频率都与驱动力的频率相同，三者的频率相同，由f＝＝知，2的频率与驱动力的频率相同，振幅最大。
而1和3的振幅较小，故C正确。
答案：C。
最新人教版高中物理选修3-4教学案：第十一章 第5节 外力作用下的振动含答案
第5节外力作用下的振动一、阻尼振动1．固有振动和固有频率(1)固有振动：不受外力作用的振动。
(2)固有频率：固有振动的频率。
2．阻尼振动图11-5-1(1)阻尼：当振动系统受到阻力作用时，振动受到了阻尼。
(2)阻尼振动：振幅逐渐减小的振动，如图11-5-1所示。
二、受迫振动 1．自由振动在没有任何阻力的情况下，给振动系统一定能量，使它开始振动，这样的振动叫自由振动。
自由振动的周期是系统的固有周期。
如果把弹簧振子拉离平衡位置后松手，弹簧振子的振动就是自由振动。
2．驱动力如果存在阻尼作用，振动系统最终会停止振动。
为了使系统持续振动下去，对振动系统施加的周期性的外力，外力对系统做功，补偿系统的能量损耗，这种周期性的外力叫做1.振幅逐渐减小的振动，叫做阻尼振动，阻尼越大，振幅减小得越快。
2．做阻尼振动的物体，振幅越来越小，但周期不变。
3．系统在驱动力作用下的振动叫做受迫振动，受迫振动的频率总等于驱动力的频率，与系统的固有频率无关。
4．驱动力频率等于系统的固有频率时，受迫振动的振幅最大，叫做共振。
驱动力。
3．受迫振动(1)定义：系统在驱动力作用下的振动，叫做受迫振动。
(2)受迫振动的频率(周期)做受迫振动的物体，其振动频率总等于驱动力的频率，与系统的固有频率无关。
三、共振1．条件：驱动力的频率等于系统的固有频率。
2．特征：在受迫振动中，共振时受迫振动的振幅最大。
3．共振曲线：如图11-5-2所示。
图11-5-21．自主思考——判一判(1)受迫振动的频率等于振动系统的固有频率。
(×)(2)驱动力频率越大，振幅越大。
(×)(3)生活中应尽量使驱动力的频率接近振动系统的固有频率。
(×)(4)驱动力的频率等于系统的固有频率时，发生共振现象。
(√)2．合作探究——议一议(1)前面我们学习过的弹簧振子的运动是属于简谐运动还是阻尼振动呢？提示：实际的弹簧振子在运动中除受到弹力之外，还受到摩擦力等阻力的作用，振幅逐渐减小，即做的是阻尼振动。
2017年高中物理人教版选修3-4自我小测：第十一章 5外力作用下的振动 Word版含解析.pdf
自我小测1．一单摆做阻尼振动，则在振动过程中()。
A．振幅越来越小，周期也越来越小B．振幅越来越小，周期不变C．在振动过程中，通过某一位置时，机械能始终不变D．振动过程中，机械能不守恒，周期不变2．由于存在摩擦和空气阻力，任何物体的机械振动严格地讲都不是简谐运动，这时振动的振幅、周期和机械能的变化情况是()。
A．振幅减小，周期减小，机械能减少B．振幅减小，周期不变，机械能减少C．振幅不变，周期减小，机械能减少D．振幅不变，周期不变，机械能减少3．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4．下列叙述中不属于共振现象的有()。
A．大队人马迈着整齐步伐过桥可能会导致桥梁断裂B．耳朵凑近空热水瓶口能听到嗡嗡的声音C．海上风暴引起强烈的震动所产生的次声波(频率f<20 Hz)可使海员丧命D．把弹簧振子拉到距离平衡位置最远处时放手，则此时振幅最大5．两个弹簧振子，甲的固有频率为100 Hz，乙的固有频率为400 Hz。
若它们均在频率为300 Hz的驱动力作用下振动，则()。
A．甲的振幅较大，振动频率是100 HzB．乙的振幅较大，振动频率是300 HzC．甲的振幅较大，振动频率是300 HzD．乙的振幅较大，振动频率是400 Hz6．虽然有些振动有能量损耗，但只要不断补充能量，振动就能持续，心脏跳动就是这样。
下列振动现象中与心跳相似的是( )。
A ．弹簧振子的振动B ．单击音叉的振动C ．钟摆的振动D ．拨一次琴弦的振动7．如图为单摆在两次受迫振动中的共振曲线，则下列说法中正确的是( )。
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l Ⅰ∶l Ⅱ＝25∶4C ．图线 Ⅱ 若是在地面上完成的，则该摆摆长约为1 mD ．若摆长均为1 m ，则图线Ⅰ是在地面上完成的8．如图所示，轻直杆OC 的中点悬挂一个弹簧振子，其固有频率为2 Hz 。
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1.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.A的振幅较大，振动频率为f
B.B的振幅较大，振动频率为3f
C.A的振幅较大，振动频率为3f
D.B的振幅较大，振动频率为4f
思路解析：由于B的固有频率4f与驱动力频率接近，受迫振动时的振幅较大，其振动频率与驱动力频率相同为3f.
答案：B
2.关于阻尼振动，以下说法中正确的是（）
A.机械能不断减小
B.动能不断减小
C.振幅不断减小
D.一定不是简谐运动
思路解析：阻尼振动是振幅不断减小的振动，故阻尼振动一定不是简谐运动，而振幅是振动能量的标志，故阻尼振动中机械能也不断减小，但动能在振动过程中是不断变化的，无法比较其大小，故答案为ACD.
答案：ACD
3.一列队伍过桥时不能齐步走，这是为了（）
A.减小对桥的压力
B.使桥受力均匀
C.减小对桥的冲量
D.使桥避免共振
思路解析：当齐步走的队伍的振动频率与桥的固有频率相同时，桥容易共振而塌陷发生事故.
4.铁路上每根铁轨长12 m ，若支持车厢的弹簧固有周期是0.6 s,列车以下列哪一速度行驶时，车厢振动最厉害（ ）
A.20 m/s
B.5 m/s
C.6 m/s
D.12 m/s
思路解析：为了防止热胀冷缩造成铁轨变形，两根相接的铁轨之间有一缝隙，列车每经过缝隙时就会振动一次，因此使列车振动的驱动力的周期为v l T =1
，其中l 为一根铁轨长，v 为列车行驶的速度.
当T 1与弹簧固有周期T 2相等时，列车振动最厉害，即
s v 6.012=,v=20 m/s.
答案：A
5.图11-5-4中，两小球质量分别为M 和m （M ＞m ），悬挂在同一根水平拉紧的绳上.先使M 摆动，则以下说法正确的有（ ）
图11-5-4
A.m 的摆动周期几乎与M 的周期相等
B.m 的振幅随l 1的长短改变而改变
C.l 1=l 2时,m 有最大振幅
D.l 1=l 2时，m 的振幅有可能大于M 的振幅
思路解析：M 摆动过程中，通过水平绳给m 加周期性的驱动力，使m 受迫振动，所以m 的摆动周期与驱动力周期相等.当l 1=l 2时，m 的固有周期与驱动力周期相等，m 发生共振，故A 、B 、C 、D 四个选项都是对的.
答案：ABCD
6.一单摆在空气中振动，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
思路解析：单摆振动过程中，因不断克服空气阻力做功使振动能逐渐转化为内能，A和D对；虽然单摆总的机械能在逐渐减小，但在振动过程中动能和势能仍不断地相互转化，动能转化为势能时，动能逐渐减小，势能逐渐增大，而势能转化为动能时，势能逐渐减小，动能逐渐增大，所以不能断言后一时刻的动能（或势能）一定小于前一时刻的动能（或势能），故B、C不对.
答案：AD
7.如图11-5-5所示，一根绷紧的水平绳上挂五个摆，其中A、E摆长均为l，先让A摆振动起来，其他各摆随后也跟着振起来，则（）
图11-5-5
A.其他各摆振动周期跟A摆相同
B.其他各摆振动的振幅大小相同
C.其他各摆振动的振幅大小不同，E摆的振幅最大
D.B、C、D三摆振动的振幅大小不同，B摆的振幅最小
思路解析：A摆动后迫使水平绳振动，水平绳又迫使B、C、D、E四摆振动，它们做受迫振动.由于物体做受迫振动的周期总是等于驱动力的周期，因此B、C、。