2017教科版高中物理选修14《阻尼振动 受迫振动》同步练习

第4节阻尼振动受迫振动1、振动系统在振动过程中受到阻力的作用，________逐渐减小，振动逐渐消逝，____ ____________逐步转变为其她能量，这种振动叫阻尼振动、2、振动系统不受外力作用,也不受任何阻力,只在自身____________作用下的振动,称为自由振动，又叫__________振动，自由振动的频率,叫系统的固有频率，固有频率由____ ____________________________决定、3、振动系统在________性外力作用下，得到了能量补偿，使振动持续下去,这种外力叫________力，系统在________力作用下的振动叫做________振动，受迫振动的频率与系统的固有频率____关且等于____________的频率、当驱动力的频率________振动物体的固有频率时,受迫振动的振幅最大,这种现象叫做________、4、做阻尼振动的振子哪些物理量在减小( )A、机械能B、振幅C、周期D、频率5、下列说法正确的就是( ）A、只有受迫振动才能发生共振现象B、一切振动都能发生共振现象C、只要振动受到阻力，它一定做阻尼振动D、若振动受到阻力,它也可能做无阻尼振动6、如图1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2Hz,然后匀速转动摇把,转速为240 r/min,当振子振动稳定后，它的振动周期为( ）图1A、错误! sB、错误! sC、2 sD、4 s7、一根张紧的绳上悬挂着4个单摆，a与d摆长相等，其余各摆摆长不等，如图2所示,使d摆开始振动，则其余三摆的振动情况就是（）图2A、a摆的振幅最大B、c摆的振幅最大C、c摆的振幅、周期最大，b摆的振动周期最小D、a、b、c三摆的振动周期均等于d摆的振动周期概念规律练知识点一对阻尼振动的理解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、如图3所示就是单摆做阻尼振动的振动图线，下列说法中正确的就是( )图3A、摆球A时刻的动能等于B时刻的动能B、摆球A时刻的势能等于B时刻的势能C、摆球A时刻的机械能等于B时刻的机械能D、摆球A时刻的机械能大于B时刻的机械能知识点二受迫振动与共振3、如图4所示就是用来测量各种电动机转速计的原理图、在同一铁支架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，图4（1)电动机的转速为多大?(2)四个钢片a、b、c、d的振动频率分别就是________、________、________、______ __、4、如图5为单摆在两次受迫振动中的共振曲线，则下列说法正确的就是( )图5A、若两次受迫振动分别在月球上与地球上进行，且摆长相同，则图线Ⅰ表示月球上单摆的共振曲线B、若两次受迫振动就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若就是在地面上完成的,则该摆摆长约为1 mD、若摆长均为1 m，则图线Ⅰ就是在地面上完成的方法技巧练共振问题的处理技巧5、如图6所示，为共振筛的示意图,把筛子用四根弹簧支起，在筛架上安装一个偏心轮,就形成了共振筛,请解释共振筛的工作原理、图66、支撑列车车厢的弹簧固有频率为2 Hz，若列车行驶在每根长为12、5 m的铁轨连成的铁道上,则当列车运行速度多大时，车厢振动的剧烈程度最大？1、一单摆在空气中振动，振幅逐渐减小,下列说法正确的就是( ）A、振动的机械能逐渐转化为其她形式的能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2、下列说法正确的就是（)A、某物体做自由振动时，其振动频率与振幅无关B、某物体做受迫振动时，其振动频率与固有频率无关C、某物体发生共振时的频率等于其自由振动的频率D、某物体发生共振时的振动就就是无阻尼振动3、下列振动中属于受迫振动的就是（）A、用重锤敲击一下悬吊着的钟后,钟的摆动B、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,小孩随着吊床一起摆动D、弹簧振子在竖直方向上沿上下方向振动4、下列说法正确的就是（）A、实际的自由振动必然就是阻尼振动B、在外力作用下的振动就是受迫振动C、阻尼振动的振幅可以保持不变D、受迫振动稳定后的频率与自身物理条件有关5、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，20s内完成了10次全振动、在某电压下电动偏心轮转速就是36r/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,下列做法正确的就是（）A、提高输入电压B、降低输入电压C、增加筛子质量D、减少筛子质量6、部队经过桥梁时,规定不许齐步走,登山运动员登高山时，不许高声叫喊,主要原因就是( ）A、减轻对桥的压力，避免产生回声B、减少对桥、雪山的冲量C、避免使桥、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7、正在运转的机器，当其飞轮以角速度ω0匀速转动时,机器的振动并不强烈,切断电源，飞轮的转动逐渐慢下来，在某一小段时间内机器却发生了强烈的振动，此后飞轮转速继续变慢，机器的振动也随之减弱、在机器停下来之后若重新启动机器，使飞轮转动的角速度从零较缓慢地增大到ω0，在这一过程中（）A、机器不一定会发生强烈振动B、机器一定会发生强烈的振动C、若机器发生强烈振动,强烈振动发生在飞轮的角速度为ω0时D、若机器发生强烈振动,强烈振动发生时飞轮的角速度肯定小于ω08、如图7所示就是一弹簧振子做受迫振动时的振幅与驱动力频率的关系,由图可知()图7A、驱动力的频率为f2时，振子处于共振状态B、驱动力的频率为f3时，振子的振动频率为f3C、假如让振子自由振动，它的频率为f2D、振子做自由振动时，频率可以为f1、f2与f39、任何物体都有一定的固有频率,如果把人作为一个整体来瞧，在水平方向的固有频率约为3～6 Hz，竖直方向的固有频率约为4～8 Hz，拖拉机驾驶员、风镐、风铲、铆钉机等操作工在工作时将做____________振动，这时若操作工的振动频率跟振源的频率____________就会对操作工的身体造成伤害,为保障操作工的安全与健康，有关部门做出规定，用手操作的各类振动机械的频率必须大于20Hz，这就是为了防止____________所造成的危害、10、如图8所示,轻直杆OC的中点悬挂一个弹簧振子,其固有频率为2Hz、杆的O端有固定有光滑轴,C端下边由凸轮支持，凸轮绕其轴转动，转速为n、当n从0逐渐增大到5转/秒过程中，振子M的振幅变化情况将就是____________、当n＝________转/秒时振幅最大、若转速稳定在5转/秒,M的振动周期就是________、图811、如图9所示就是一个单摆的共振曲线、图9（1）若单摆所处环境的重力加速度g取9、8 m/s2,试求此摆的摆长、(2）若将此单摆移到高山上，共振曲线的峰将怎样移动?12、汽车的质量一般支撑在固定于轴承上的若干弹簧上，弹簧的等效劲度系数k＝1、5×105N/m、汽车开动时，在振幅较小的情况下,其上下自由振动的频率满足f＝12π错误!（l为弹簧的压缩长度)、若人体可以瞧成一个弹性体,其固有频率约为2Hz，已知汽车的质量为600 kg，每个人的质量为70 kg,则这辆车乘坐几个人时,人感觉到最难受？（已知π2＝10,g取10 m/s2）第4节阻尼振动受迫振动答案课前预习练1、振幅振动能量2、回复力无阻尼系统本身的特征3、周期驱动驱动受迫无驱动力等于共振4、AB5、AD6、B7、AD课堂探究练1、BD点评阻尼振动的周期就是不变的，但它不等于固有周期，由于阻力的作用，它比固有周期大、2、BD点评机械能E等于动能Ek与势能Ep之与，即E＝Ek＋Ep、阻尼振动中,E减小,但动能与势能相互转化、当Ep相等时，Ek不相等，而从振动图像上，可以确定Ep的关系、3、(1）60 r/s（2）60 Hz、60 Hz、60 Hz、60 Hz解析（1）b钢片发生了共振，由共振发生的条件可知f驱＝f固,因此电动机的转动频率为60Hz,即转速为60 r/s、(2）四个钢片a、b、c、d都就是做受迫振动,其振动频率与固有频率无关，都等于驱动力的频率，即都等于电动机的转动频率60 Hz、点评做受迫振动的物体，其振动周期等于驱动力的周期,与本身的固有周期无关、4、ABC点评发生共振的条件就是f驱＝f固,此时振动的振幅最大，因此可以从共振曲线上找出物体振动的固有频率、5、见解析解析偏心轮在电动机的带动下发生转动,适当调节偏心轮的转速(通过调整所加电压来实现)，可以使筛子受到的驱动力的频率接近筛子的固有频率，这时筛子发生共振,有显著的振幅,这样就提高了筛除杂物的效率、6、25 m/s解析列车运行时,车轮每通过相邻两根铁轨的连接处时,就会受到一次撞击、所以车厢与弹簧构成的振动系统，在这种周期性变化的撞击力——驱动力的作用下做受迫振动、驱动力的周期为l/v，由共振条件，当f＝错误!＝f固＝2 Hz时,列车车厢发生共振，解得v＝f·l＝25 m/s、方法总结(1）当所研究的问题涉及生活中的共振实例时，要弄清楚谁充当驱动力，进一步找出驱动力的频率,然后根据要求回答相关问题、（2）生活中共振现象的实例很多，有的有益,有的有害、当我们利用共振时，应使驱动力的频率尽量接近系统的固有频率;当防止共振时，应使驱动力的频率尽量远离系统的固有频率、课后巩固练1、AD2、ABC3、B4、A5、BD6、C7、BD8、ABC9、受迫相等共振10、先增大后减小 2 0、2 s解析因为f固＝2 Hz,而驱动力频率f从0增加到5 Hz，当f驱＝f固时，发生共振,振幅最大、11、（1）2、8 m（2)向左移动解析(1）由图像知,单摆的固有频率f＝0、3 Hz、由f＝错误!错误!得l＝错误!＝错误!m≈2、8 m(2)由f＝错误!错误!知，单摆移动到高山上,重力加速度g减小,其固有频率减小，故共振曲线的峰将向左移动、12、5人解析当人的固有频率与弹簧振动的频率相等时即达到共振，此时人感觉最难受，则f＝错误!错误!＝2 Hz，解得l＝错误! m、对汽车与所有的人受力分析有：kl＝(M＋nm）g，得n＝4、8≈5（人）、。