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2019-2020年高中物理 第1章 機械振動 第4節(jié) 生活中的振動自我小測 魯科版選修3-4 1．如圖所示，為單擺做阻尼振動時的振動圖象，下列說法正確的是（　?。? A．?dāng)[球在A時刻的動能等于在B時刻的動能 B．?dāng)[球在A時刻的勢能等于在B時刻的勢能 C．?dāng)[球在A時刻的機械能等于在B時刻的機械能 D．?dāng)[球在后一時刻的動能總比前一時刻的動能小 2．一洗衣機在正常工作時非常平穩(wěn)，當(dāng)切斷電源后，發(fā)現(xiàn)洗衣機先是振動越來越劇烈，然后振動再逐漸減弱，對這一現(xiàn)象，下列說法正確的是（　?。? ①正常工作時，洗衣機波輪的運轉(zhuǎn)頻率比洗衣機的固有頻率大；②正常工作時，洗衣機波輪的運轉(zhuǎn)頻率比洗衣機的固有頻率??；③正常工作時，洗衣機波輪的運轉(zhuǎn)頻率等于洗衣機的固有頻率；④當(dāng)洗衣機振動最劇烈時，波輪的運轉(zhuǎn)頻率恰好等于洗衣機的固有頻率。 A．① B．③ C．①④ D．②④ 3．某振動系統(tǒng)的固有頻率為f0，在周期性驅(qū)動力的作用下做受迫振動，驅(qū)動力的頻率為f。若驅(qū)動力的振幅保持不變，下列說法正確的是（　　） A．當(dāng)f＜f0時，該振動系統(tǒng)的振幅隨f增大而減小 B．當(dāng)f＞f0時，該振動系統(tǒng)的振幅隨f減小而增大 C．該振動系統(tǒng)的振動穩(wěn)定后，振動的頻率等于f0 D．該振動系統(tǒng)的振動穩(wěn)定后，振動的頻率等于f 4．一砝碼和一輕彈簧構(gòu)成彈簧振子，如圖所示的裝置可用于研究該彈簧振子的受迫振動。勻速轉(zhuǎn)動把手時，曲桿給彈簧振子以驅(qū)動力，使振子做受迫振動。把手勻速轉(zhuǎn)動的周期就是驅(qū)動力的周期，改變把手勻速轉(zhuǎn)動的速度就可以改變驅(qū)動力的周期。若保持把手不動，給砝碼一向下的初速度，砝碼便做簡諧運動，振動圖線如圖甲所示。當(dāng)把手以某一速度勻速轉(zhuǎn)動，受迫振動達到穩(wěn)定時，砝碼的振動圖線如圖乙所示。 　 甲　　　　　　　　　　　　乙 若用T0表示彈簧振子的固有周期，T表示驅(qū)動力的周期，Y表示受迫振動達到穩(wěn)定后砝碼振動的振幅，則（　?。? A．由圖線可知T0＝4 s B．由圖線可知T0＝8 s C．當(dāng)T在4 s附近時，Y顯著增大；當(dāng)T比4 s小得多或大得多時，Y很小 D．當(dāng)T在8 s附近時，Y顯著增大；當(dāng)T比8 s小得多或大得多時，Y很小 5．鋪設(shè)鐵軌時，每兩根鋼軌接縫處都必須留有一定的間隙，勻速運行的列車經(jīng)過軌端接縫處時，車輪就會受到一次沖擊。由于每一根鋼軌長度相等，所以這個沖擊力是周期性的，列車受到周期性的沖擊力做受迫振動，已知普通鋼軌長為12.6 m，列車振動的固有周期為0.315 s，下列說法正確的是（　?。? A．列車的危險速率為40 m/s B．列車過橋需要減速，是為了防止列車發(fā)生共振現(xiàn)象 C．列車運行的振動頻率和列車的固有頻率總是相等的 D．增加鋼軌的長度有利于列車高速運行 6．如圖所示是用來測量各種發(fā)動機轉(zhuǎn)速的原理圖。在同一鐵支架MN上焊有固有頻率依次為80 Hz、60 Hz、40 Hz、20 Hz的四個鋼片a、b、c、d。將M端與正在轉(zhuǎn)動的電動機接觸，發(fā)現(xiàn)b鋼片的振幅最大，則電動機轉(zhuǎn)速為多大？ 7．如圖所示，一個豎直圓盤轉(zhuǎn)動時，固定在圓盤上的小圓柱帶動一個T形支架在豎直方向振動，T形支架的下面系著一個彈簧和小球組成的振動系統(tǒng)，小球浸沒在水中。當(dāng)圓盤靜止時，讓小球在水中振動，其阻尼振動的頻率約為3 Hz?，F(xiàn)使圓盤以4 s的周期勻速轉(zhuǎn)動，經(jīng)過一段時間后，小球振動達到穩(wěn)定，它振動的頻率是多少？ 參考答案 1．解析：單擺做阻尼振動時機械能減小，但在同一位置勢能相等。 答案：B 2．解析：當(dāng)切斷電源后，洗衣機波輪的轉(zhuǎn)速逐漸慢下來，在某一小段時間內(nèi)洗衣機發(fā)生了強烈的振動，說明了此時波輪的頻率與洗衣機固有頻率相同，發(fā)生了共振。此后波輪轉(zhuǎn)速減慢，則f驅(qū)＜f固，所以共振現(xiàn)象消失，洗衣機的振動隨之減弱。 答案：C 3．解析：由共振條件及共振曲線可知：驅(qū)動力的頻率f越接近振動系統(tǒng)的固有頻率f0，則振幅越大，故知：當(dāng)f＜f0時，振幅隨f的增大而增大，A錯；當(dāng)f＞f0時，振幅隨f的增大而減小，隨f的減小而增大，B正確；系統(tǒng)振動穩(wěn)定時，振動頻率等于驅(qū)動力頻率f，與固有頻率f0無關(guān)，D對、C錯。 答案：BD 4．解析：該題是考查機械振動圖象和共振現(xiàn)象的題目。細讀圖中所給情景，可知：圖甲是描述彈簧振子在不受驅(qū)動力的情況下振動情況的圖象，此時的振動周期是該彈簧振子的固有周期，從圖中可直接讀出固有周期為 4 s，A對，B錯；當(dāng)驅(qū)動力的頻率與固有頻率相近時，發(fā)生共振，振幅顯著增大，所以當(dāng)曲桿的轉(zhuǎn)動周期與彈簧振子的固有周期4 s接近的時候，振幅Y顯著增大，其他情況下Y很小，C對，D錯。 答案：AC 5．解析：對于受迫振動，當(dāng)驅(qū)動力的頻率等于固有頻率時發(fā)生共振。本題中當(dāng)列車運行時受到鋼軌的沖擊力的周期等于固有周期時，列車會產(chǎn)生共振，此時列車最危險，其速度v＝＝ m/s＝40 m/s，故A正確；列車運行時的振動頻率不一定比固有頻率大或小，減速是接近固有頻率還是遠離固有頻率并不知道，故B錯；列車的振動頻率由鋼軌長度與運行速度決定，而固有頻率由自身結(jié)構(gòu)特點決定，兩者不一定相等，故C不正確；鋼軌增長，即L變大，由v＝可知，v變大，故D正確。 答案：AD 6．解析：b鋼片振幅最大，則f驅(qū)＝f固，所以電動機的轉(zhuǎn)速為n＝60 r/s。 答案：60 r/s 7．解析：當(dāng)圓盤轉(zhuǎn)動時，通過小圓柱帶動T形支架上下振動，T形支架又通過彈簧給小球一周期性的作用力使其做受迫振動，所以小球振動的頻率應(yīng)等于驅(qū)動力的頻率，即T形支架的振動頻率，而T形支架的頻率又等于圓盤轉(zhuǎn)動的頻率，故小球振動的頻率f＝＝ Hz＝0.25 Hz。 答案：0.25 Hz