《2018-2019學(xué)年高中物理 第11章 機(jī)械振動(dòng) 課時(shí)提升作業(yè)五 11.5 外力作用下的振動(dòng) 新人教版選修3-4》由會(huì)員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《2018-2019學(xué)年高中物理 第11章 機(jī)械振動(dòng) 課時(shí)提升作業(yè)五 11.5 外力作用下的振動(dòng) 新人教版選修3-4(4頁(yè)珍藏版)》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、課時(shí)提升作業(yè) 五 外力作用下的振動(dòng)
(20分鐘 50分)
一、選擇題(本題共3小題,每小題7分,共21分)
1.(多選)若空氣阻力不可忽略,單擺在偏角很小的擺動(dòng)中,總是減小的物理量為
( )
A.振幅 B.位移 C.周期 D.機(jī)械能
【解析】選A、D。有空氣阻力時(shí),振動(dòng)為阻尼振動(dòng),振幅不斷減小,機(jī)械能也不斷減小。位移做周期性變化,不是一直減小。根據(jù)單擺周期公式T= ,l、g不變,則T不變,故選項(xiàng)A、D正確。
2.(多選)關(guān)于受迫振動(dòng),下列說(shuō)法正確的是 ( )
A.受迫振動(dòng)是在外力作用下的振動(dòng)
B.受迫振動(dòng)是在周期性驅(qū)動(dòng)力作用下的振動(dòng)
C.受迫振動(dòng)的頻
2、率一定等于其固有頻率
D.受迫振動(dòng)的頻率一定等于驅(qū)動(dòng)力的頻率
【解析】選B、D。受迫振動(dòng)必須是在周期性外力作用下的振動(dòng),也就是在一定頻率的驅(qū)動(dòng)力作用下的振動(dòng),故A錯(cuò)誤,B正確。物體做受迫振動(dòng)的頻率等于驅(qū)動(dòng)力的頻率,不一定與固有頻率相等,故C錯(cuò)誤,D正確。
3.一個(gè)單擺做受迫振動(dòng),其共振曲線(振幅A與驅(qū)動(dòng)力的頻率f的關(guān)系)如圖所示,則 ( )
A.此單擺的固有周期約為0.5s
B.此單擺的擺長(zhǎng)約為1m
C.若擺長(zhǎng)增大,單擺的固有頻率增大
D.若擺長(zhǎng)增大,共振曲線的峰將向右移動(dòng)
【解析】選B。由共振條件知單擺固有頻率為f=0.5Hz,則其固有周期為T==2s,選項(xiàng)A錯(cuò);由單擺
3、周期公式T= ,可求得單擺擺長(zhǎng)為l=≈1m,選項(xiàng)B對(duì);擺長(zhǎng)增大,單擺的周期變大,其固有頻率變小,共振曲線的峰將向左移動(dòng),選項(xiàng)C、D錯(cuò)。
【補(bǔ)償訓(xùn)練】
(多選)如圖所示為單擺在兩次受迫振動(dòng)中的共振曲線,下列說(shuō)法正確的是
( )
A.若兩次受迫振動(dòng)分別在月球上和地球上進(jìn)行,且擺長(zhǎng)相同,則圖線Ⅰ表示月球上單擺的共振曲線
B.若兩次受迫振動(dòng)是在地球上同一地點(diǎn)進(jìn)行,則兩次擺長(zhǎng)之比l1∶l2=25∶4
C.圖線Ⅱ若是在地球上完成的,則該擺擺長(zhǎng)約為1m
D.若擺長(zhǎng)均為1m,則圖線Ⅰ是在地球上完成的
【解析】選A、B、C。圖線中振幅最大處對(duì)應(yīng)頻率應(yīng)與單擺的固有頻率相等,從圖線上可以看出
4、,兩擺的固有頻率f1=0.2Hz,f2=0.5Hz。根據(jù)周期公式可得f== ,當(dāng)兩擺分別在月球上和地球上做受迫振動(dòng)且擺長(zhǎng)相等時(shí),g越大,f越大,所以g2>g1,由于月球上的重力加速度比地球上的小,所以圖線Ⅰ表示月球上單擺的共振曲線,選項(xiàng)A正確;若兩次受迫振動(dòng)是在地球上同一地點(diǎn)進(jìn)行,則g相同,兩次擺長(zhǎng)之比l1∶l2=∶=25∶4,所以選項(xiàng)B正確;圖線Ⅱ若是在地球上完成的,將g=9.8m/s2和f2=0.5Hz代入頻率的計(jì)算公式可解得l2≈1m,所以選項(xiàng)C正確,D錯(cuò)誤。
二、非選擇題(14分)
4.(2018·大連高二檢測(cè))火車在軌道上行駛時(shí),由于在鋼軌接頭處車輪受到撞擊而上下振動(dòng)。如果防震彈
5、簧每受104N的力將被壓縮20 mm,而每根彈簧的實(shí)際負(fù)荷為5 000 kg,已知彈簧的振動(dòng)周期T=2π,問(wèn)車速為多大時(shí),列車振動(dòng)得最劇烈?(設(shè)鋼軌長(zhǎng)為12.5m,g取10m/s2)
【解析】由題意可知彈簧在做受迫振動(dòng),要使振動(dòng)最強(qiáng)烈,必然使彈簧發(fā)生共振,此時(shí)必須滿足:f驅(qū)=f固(或T驅(qū)=T固)。
根據(jù)題意知,防震彈簧的勁度系數(shù)為
k==N/m=5×105N/m
由于每根彈簧的實(shí)際負(fù)荷為m=5000kg,所以彈簧的固有周期為T固=2π=
2πs=s
當(dāng)振動(dòng)最強(qiáng)烈時(shí)有T驅(qū)= =s=s
故火車的速度為v= =19.9m/s。
答案:19.9m/s
【補(bǔ)償訓(xùn)練】
秒擺擺球質(zhì)量
6、為0.2kg,它振動(dòng)到最大位移時(shí)距最低點(diǎn)的高度為0.4 cm,當(dāng)它完成10次全振動(dòng)回到最大位移處時(shí),因有阻尼作用,距最低點(diǎn)的高度變?yōu)?.3 cm。如果每振動(dòng)10次補(bǔ)充一次能量,使擺球回到原高度,那么1 min內(nèi)總共應(yīng)補(bǔ)給多少能量?(g取9.8 m/s2)
【解析】每振動(dòng)10次要補(bǔ)充的能量為ΔE=mgΔh=0.2×9.8×(0.4-0.3)×10-2J=1.96×10-3J。
秒擺的周期為2s,1 min內(nèi)完成全振動(dòng)的次數(shù)為30次,則1min內(nèi)總共應(yīng)補(bǔ)充的能量為E=3ΔE=5.88×10-3J。
答案:5.88×10-3J
(1)(5分)(多選)如圖所示是單擺做阻尼振動(dòng)的振動(dòng)圖線,下
7、列說(shuō)法中正確的是
( )
A.擺球A時(shí)刻的動(dòng)能等于B時(shí)刻的動(dòng)能
B.擺球A時(shí)刻的勢(shì)能等于B時(shí)刻的勢(shì)能
C.擺球A時(shí)刻的機(jī)械能等于B時(shí)刻的機(jī)械能
D.擺球A時(shí)刻的機(jī)械能大于B時(shí)刻的機(jī)械能
E.擺球擺動(dòng)的頻率保持不變
(2)(10分)汽車的重力一般支撐在固定于軸承上的若干彈簧上,彈簧的等效勁度系數(shù)k=1.5×105N/m。汽車開(kāi)始運(yùn)動(dòng)時(shí),在振幅較小的情況下,其上下自由振動(dòng)的頻率滿足f= (l為彈簧的壓縮長(zhǎng)度)。若人體可以看成一個(gè)彈性體,其固有頻率約為2Hz,已知汽車的質(zhì)量為600 kg,每個(gè)人的質(zhì)量為70kg,則這輛車乘坐幾個(gè)人時(shí),人感到最難受?(g=9.8m/s2)
【解析】(1)選B、D、E。在單擺振動(dòng)過(guò)程中,因不斷克服空氣阻力做功使振動(dòng)的能量逐漸轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,C錯(cuò),D對(duì)。雖然單擺總的機(jī)械能在逐漸減小,但在振動(dòng)過(guò)程中動(dòng)能和勢(shì)能仍不斷地相互轉(zhuǎn)化。由于A、B兩時(shí)刻單擺的位移相等,所以勢(shì)能相等,但動(dòng)能不相等,A錯(cuò),B對(duì);阻尼振動(dòng)的頻率不變,E正確。
(2)人體的固有頻率f固=2Hz,當(dāng)汽車的振動(dòng)頻率與其相等時(shí),人體與之發(fā)生共振,人感覺(jué)最難受,即f==f固,得l=,代入數(shù)據(jù)l=0.0621m,由胡克定律得
kl=(m1+nm2)g
==5(人)
答案:(1)B、D、E (2)5人
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