1、第2章机械振动第5节生活中的振动课后篇巩固提升必备知识基础练1.自由摆动的秋千,摆动的振幅越来越小,下列说法正确的是()A.机械能守恒B.能量正在消失C.总能量守恒,机械能减小D.只有动能和势能的相互转化解析可以把自由摆动的秋千看作做阻尼振动的模型。振动系统中的能量转化不只是系统内部动能和势能的相互转化,振动系统是一个开放系统,与外界时刻进行着能量交换,但总能量守恒。系统由于受到阻力,消耗系统机械能,从而使振动的机械能不断减小。答案C2.如图所示,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
2、用下做受迫振动时,两个弹簧振子的振动情况是()A.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,甲弹簧振子的振幅较大,因为甲弹簧振子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,所以选项B正确。答案B3.(多选)研究单摆受迫振动规律时得到如图所示的共振曲线,下列说法正确的是()A.其纵坐标为位移B.其横坐标为固有频率C.单摆的固有周期为2 sD.图像的峰值表示单摆共振时的振幅解析共振曲线的纵坐标表示受迫振动的振幅,横坐标表示驱动力的
3、频率,峰值表示驱动力频率等于固有频率时,发生共振的振幅。根据图像可知固有频率为0.5Hz,故单摆的固有周期为2s。答案CD4.(多选)用两根完全一样的弹簧和一根细线将甲、乙两滑块连在光滑的水平面上,线上有张力,甲的质量大于乙的质量,如图所示。当线突然断开后,两滑块都开始做简谐运动,在运动过程中()A.甲的振幅一定等于乙的振幅B.甲的振幅一定小于乙的振幅C.甲的最大速度一定大于乙的最大速度D.甲的最大速度一定小于乙的最大速度解析两根弹簧完全相同,线未剪断时两弹簧所受拉力大小相等,伸长量相同,所以剪断线以后,甲、乙振幅相同,故选项A对,选项B错;又由于线未剪断时弹簧的弹性势能相同,所以甲、乙通过平
4、衡位置时的动能相同,质量大的速度小,故选项C错,选项D对。答案AD5.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。下列说法错误的是()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对于受迫振动,当驱动力的频率与固有频率相等时将发生共振现象,所以列车的危险速率v=40m/s,故选
5、项A正确。列车过桥时减速是为了防止共振现象发生,故选项B正确。由v=LT知L增大时,T不变,v变大,故选项D正确。答案C6.(多选)把一个筛子用四根弹簧支起来,在筛子上安装一个电动偏心轮,它每转一周,给筛子一个驱动力,这样就做成了一个共振筛。筛子做自由振动时,完成10次全振动用时15 s。在某电压下,电动偏心轮的转速是36 r/min。已知增大电压可使偏心轮转速提高,增大筛子的质量可使筛子的固有周期增大。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.增大筛子质量D.减小筛子质量解析在题设条件下,筛子振动的固有周期T固=1510s=1.5s,电动偏心轮的转动周期
6、(对筛子来说是驱动力的周期)T驱=6036s1.67s。要使筛子振幅增大,也就是使这两个周期值靠近,可采用两种做法:第一,提高输入电压,使偏心轮转得快一些,减小驱动力的周期;第二,增大筛子的质量,使筛子的固有周期增大。答案AC关键能力提升练7.如图所示为两个单摆做受迫振动的共振曲线,则下列说法正确的是()A.两个单摆的固有周期之比为TT=25B.若两个受迫振动在地球上同一地点进行,则两个摆长之比为ll=425C.图线若是在地面上完成的,则该摆摆长约为1 mD.若两个受迫振动分别在月球上和地球上进行,且摆长相等,则图线是月球上的单摆的共振曲线解析由共振曲线及共振的条件可知,和的固有频率分别为0.
7、2Hz和0.5Hz,周期之比TT=52,A项错误。由单摆的周期公式T=2lg可知,ll=T2T2=254,B项错误。同时可知l=T2g421m,C项正确。当摆长相等时,重力加速度越大,频率越大,月球表面重力加速度小于地球表面重力加速度,故D项错误。答案C8.(多选)有一根绷紧的水平绳上挂有5个双线摆,其中b摆摆球质量最大,另4个摆球质量相等,摆长关系为LcLb=LdLaLe,如图所示。现将b摆垂直纸面向里拉开一微小角度,放手后让其振动,经过一段时间,其余各摆均振动起来,则达到稳定时()A.周期关系为TcTdTaTeB.频率关系为fc=fd=fa=feC.摆幅关系为Ac=Ad=Aa=AeD.四个
8、摆中,d的振幅最大,且AeAa解析b摆的振动作为一种驱动力,迫使其他四个摆做受迫振动,受迫振动的周期(或频率)等于驱动力的周期(或频率),而和自身的固有周期(固有频率)无关,故选项B正确;四个摆做受迫振动的振幅与驱动力的频率跟自身的固有频率之差有关,相差越小,物体做受迫振动的振幅越大。在a、c、d、e四个摆中,d的摆长跟b的摆长相等,因此d的固有频率和驱动力的频率相等,d摆做受迫振动的振幅最大。同理,e摆做受迫振动的振幅比a摆小,故选项D正确。答案BD9.下图是用来测量各种发动机转速的仪器的原理图。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,则发动机的转速最接近。解析由于四个钢片在发动机周期性驱动力作用下做受迫振动,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,此时发动机提供的驱动力频率最接近b的固有频率60Hz,则发动机的转速最接近60r/s。答案60 r/s
