外力作用下的振動(dòng)一、選擇題1．一單擺在空氣中振動(dòng)，振幅逐漸減小，下列說法正確的是（）．A．機(jī)械能逐漸轉(zhuǎn)化為其他形式的能B．后一時(shí)刻的動(dòng)能一定小于前一時(shí)刻的動(dòng)能C．后一時(shí)刻的勢能一定小于前一時(shí)刻的勢能D．后一時(shí)刻的機(jī)械能一定小于前一時(shí)刻的機(jī)械能2．一洗衣機(jī)脫水桶在正常工作時(shí)非常平衡，當(dāng)切斷電源后，發(fā)現(xiàn)洗衣機(jī)先是振動(dòng)越來越劇烈，然后振動(dòng)再逐漸減弱，對(duì)這一現(xiàn)象，下列說法正確的是（）．A．正常工作時(shí)，洗衣機(jī)脫水桶運(yùn)轉(zhuǎn)的頻率比洗衣機(jī)的固有頻率大B．正常工作時(shí)，洗衣機(jī)脫水桶的運(yùn)轉(zhuǎn)頻率比洗衣機(jī)的固有頻率小C．正常工作時(shí)，洗衣機(jī)脫水桶的運(yùn)轉(zhuǎn)頻率等于洗衣機(jī)的固有頻率D．當(dāng)洗衣機(jī)振動(dòng)最劇烈時(shí)，脫水桶的運(yùn)轉(zhuǎn)頻率恰好等于洗衣機(jī)的固有頻率3．如圖所示為一個(gè)彈簧振子做受迫振動(dòng)時(shí)振幅與驅(qū)動(dòng)力頻率之間的關(guān)系圖線，由圖可知（）．A．振子振動(dòng)頻率為f2時(shí)，它處于共振狀態(tài)B．驅(qū)動(dòng)力頻率為f3時(shí)，振子振動(dòng)頻率為f3C．若撤去驅(qū)動(dòng)力讓振子做自由振動(dòng)，頻率是f3D．振子做自由振動(dòng)的頻率可以為f1、f2、f34．在用單擺測重力加速度的實(shí)驗(yàn)中，為減小誤差（）．A．應(yīng)選質(zhì)量小的球做擺球B．先使擺球擺動(dòng)幾次，從擺球經(jīng)過平衡位置時(shí)開始計(jì)時(shí)C．用秒表測出30～50次全振動(dòng)的時(shí)間，計(jì)算出平均周期D．在測量擺線長度時(shí)，對(duì)安裝好的單擺，要用力拉緊擺線后再測量5．如圖所示，兩個(gè)質(zhì)量分別為M和m的小球，懸掛在同一根水平細(xì)線上，當(dāng)M在垂直水平細(xì)線的平面內(nèi)擺動(dòng)時(shí)，下列說法正確的是（）．A．兩擺的振動(dòng)周期是相同的B．當(dāng)兩擺的擺長相等時(shí)，m擺的振幅最大C．懸掛M的豎直細(xì)線長度變化時(shí)，m的振幅不變D．m擺的振幅可能超過M擺的振幅6．如圖為單擺在兩次受迫振動(dòng)中的共振曲線．則下列說法正確的是（）．A．若兩次受迫振動(dòng)分別在月球上和地球上進(jìn)行，且擺長相同，則圖線Ⅰ表示月球上單擺的共振曲線C．圖線Ⅱ若是在地面上完成的，則該擺擺長約為1mD．若擺長均為1m，則圖線I是在地面上完成的二、填空題7．如圖所示，在輕直桿OC的中點(diǎn)懸掛一個(gè)彈簧振子，其固有頻率為2Hz．桿的O端有固定光滑軸，C端下邊由凸輪支持，凸輪繞其軸轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)速為n．當(dāng)n從0逐漸增大到5轉(zhuǎn)／秒過程中，振子M的振幅變化情況將是________。當(dāng)n=________轉(zhuǎn)／秒時(shí)振幅最大．若轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在5轉(zhuǎn)／秒，M的振動(dòng)周期是________。8．任何物體都有一定的固有頻率，如果把人作為一個(gè)整體來看，在水平方向的固有頻率約為3～6Hz，豎直方向的固有頻率約為4～8Hz，拖拉機(jī)駕駛員、風(fēng)鎬、風(fēng)鏟、鉚釘機(jī)等操作工在工作時(shí)將做________振動(dòng)，這時(shí)若操作工的振動(dòng)頻率跟振源的頻率_______就會(huì)對(duì)操作工的身體造成傷害，為保障操作工的安全與健康，有關(guān)部門作出規(guī)定，用手操作的各類振動(dòng)機(jī)械的頻率必須大于20Hz，這是為了防止________所造成的危害．9．（1）物理課外小組研究用單擺測重力加速度的實(shí)驗(yàn)，他們依照教材實(shí)驗(yàn)直接測量的物理量應(yīng)為：________、________、________、________，其公式為________．（3）甲同學(xué)測量5種不同擺長下單擺的振動(dòng)周期，記錄結(jié)果如下表：／m0.50.80.91.01.2T／s1.421.791.902.002.20T2／s22.023.203.614.004.84以擺長（）為橫坐標(biāo)、周期（T）的平方為縱坐標(biāo)，請(qǐng)你替他在上面的虛線框中作出T2圖像，利用此圖像求出的重力加速度為________．（1）造成圖像不過坐標(biāo)原點(diǎn)的原因可能是________。（2）由圖像求出的重力加速度g=________m／s2（取π2=9.87）．11．將圖11519甲所示的演示簡諧振動(dòng)圖像的沙擺實(shí)驗(yàn)稍作改變：使木板沿直線OO＇做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，擺動(dòng)著的漏斗中漏出的沙在木板上顯示出圖11519乙所示曲線，A、B、C、D、E均為OO＇軸上的點(diǎn)，測出AB=s1，BC=s2，擺長為L（可視為不變），擺角小于10°，則木板的加速度大小約為________。三、解答題12．用“單擺測重力加速度”的實(shí)驗(yàn)中，所用擺球質(zhì)量分布不均勻，一位同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)巧妙的方法可以不用知道單擺靜止在平衡位置時(shí)擺球重心距小球頂部的距離，同樣可以準(zhǔn)確測出當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣戎?，具體方法是：第一次量得懸線長為1，測得振動(dòng)周期為T1，第二次量得懸線長為2，測得振動(dòng)周期為T2，由此可推算出重力加速度g，請(qǐng)說明這位同學(xué)是如何求出重力加速度g的，并且用測量量表示g的大小．13．洗衣機(jī)脫水缸正常工作時(shí)，轉(zhuǎn)速為2800r／min，脫水后由切斷電源到電動(dòng)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)間為16s．實(shí)際發(fā)現(xiàn)13s左右時(shí)，洗衣機(jī)震蕩最為激烈，若切斷電源后轉(zhuǎn)速是隨時(shí)間均勻減小的，則洗衣機(jī)振動(dòng)的固有頻率大約是多少？14．在火車車廂里吊著一小球，由于車輪在鐵軌接合處受到?jīng)_擊而使其振動(dòng)，若鋼軌長12.5m，線長40cm，那么當(dāng)火車的速度達(dá)到多大時(shí)，球振動(dòng)的振幅最大？15．一位同學(xué)用單擺做測定重力加速度的實(shí)驗(yàn)．他將擺掛起后，進(jìn)行了如下操作步驟：A．測擺長：用米尺量出擺線的長度；請(qǐng)指出上述步驟中遺漏或錯(cuò)誤的地方并加以改正．【答案與解析】一、選擇題1．【答案】A、D【解析】單擺在空氣振動(dòng)，由于空氣阻力的作用，振幅越來越小．機(jī)械能逐漸轉(zhuǎn)化為其他形式的能，即機(jī)械能逐漸減小，但后一時(shí)刻的動(dòng)能或勢能不一定比前一時(shí)刻小，故A、D兩項(xiàng)正確．2．【答案】A、D【解析】切斷電源后脫水桶的轉(zhuǎn)速越來越小，即脫水桶的運(yùn)轉(zhuǎn)頻率越來越小，由題意，當(dāng)洗衣機(jī)脫水桶正常工作時(shí)，非常穩(wěn)定，可知，正常工作時(shí)頻率大于洗衣機(jī)的固有頻率，故A項(xiàng)正確．當(dāng)振動(dòng)最劇烈時(shí)，洗衣機(jī)發(fā)生了共振，即脫水桶運(yùn)轉(zhuǎn)頻率等于洗衣機(jī)固有頻率，D項(xiàng)正確．3．【答案】A、B4．【答案】B、C【解析】擺球應(yīng)選擇質(zhì)量大、體積小的小球，A項(xiàng)錯(cuò)誤．開始計(jì)時(shí)的起點(diǎn)應(yīng)從平衡位置開始．此位置速度大，位置確定，誤差小，B項(xiàng)正確．計(jì)算周期時(shí)，應(yīng)用多個(gè)周期的累加時(shí)間，測時(shí)間時(shí)誤差小，C項(xiàng)正確．測擺長時(shí)應(yīng)使擺線自然下垂，不能拉緊，這樣會(huì)使測得的擺長變長，誤差大，D項(xiàng)錯(cuò)誤．5．【答案】A、B、D【解析】M擺動(dòng)時(shí)，m擺做受迫振動(dòng)，穩(wěn)定后，m擺振動(dòng)周期應(yīng)等于驅(qū)動(dòng)力的周期，即等于M擺的周期，故A項(xiàng)正確．當(dāng)m擺長與M擺長相等時(shí)，兩者的固有周期相等，而M擺的固有周期就是使m做受迫振動(dòng)的驅(qū)動(dòng)力周期，可見m擺處于共振狀態(tài)。B項(xiàng)正確．M擺長發(fā)生變化。就是使m做受迫振動(dòng)的驅(qū)動(dòng)力周期發(fā)生變化，由于m的固有周期不變，這樣兩個(gè)周期差別就發(fā)生了變化，因而m的振幅也發(fā)生了變化，C項(xiàng)錯(cuò)誤．單擺振動(dòng)的能量不僅與振幅有關(guān)，還跟振動(dòng)系統(tǒng)的質(zhì)量有關(guān)．如果M的質(zhì)量比m的大得多，從M向m傳遞的能量有可能使m的振幅大于M的振幅．D項(xiàng)正確．綜上所述，正確答案是A、B、D三項(xiàng)．6．【答案】A、B、C二、填空題7．【答案】先增大后減小20.2s【解析】因?yàn)閒固=2Hz，而驅(qū)動(dòng)力頻率f從0增加到5Hz，當(dāng)f驅(qū)=f固時(shí)，發(fā)生共振，振幅最大．8．【答案】受迫相等共振9．【答案】（1）擺線長0擺球直徑d完成全振動(dòng)的次數(shù)n完成n次全振動(dòng)所用時(shí)間t10．【答案】（1）測擺長時(shí)漏掉了擺球半徑