高中物理选修3-4第十一章 机械振动5 外力作用下的振动随堂练习题

11.5 外力作用下的振动 每课一练（人教版选修3-4）

1．一单摆在空气中振动，振幅逐渐减小，下列说法正确的是(　　)

A．振动的机械能逐渐转化为其他形式的能

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是无阻尼振动

3．下列振动中属于受迫振动的是(　　)

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．下列说法正确的是(　　)

A．实际的自由振动必然是阻尼振动

B．在外力作用下的振动是受迫振动

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，20 s内完成了10次全振动．在某

电压下电动偏心轮转速是36 r/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

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ω0

8.如图7所示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7

A．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f3

C．假如让振子自由振动，它的频率为f2

D．振子做自由振动时，频率可以为f1、f2和f3

9．任何物体都有一定的固有频率，如果把人作为一个整体来看，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20 Hz，这是为了防止____________

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2 Hz.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的振动周期是________．

图8

11．如图9所示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＝

1.5×105 N/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＝

(l为弹簧的压缩长度)．若人体可以看成一个弹性体，其固有频率约为2 Hz，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)

参考答案

1．AD　[单摆振动过程中，会不断克服空气阻力做功使机械能逐渐转化为内能，A、D对；虽然单摆总的机械能在逐渐减少，但在振动过程中动能和势能仍不断地相互转化．动能转化为势能时，动能逐渐减少，势能逐渐增加，而势能转化为动能时，势能逐渐减少，动能逐渐增加，所以不能断言后一时刻的动能(或势能)一定小于前一时刻的动能(或势能)．故B、C错．]

2．ABC

3．B　[受迫振动是振动物体在驱动力作用下的运动，故只有B对，C是阻尼振动，D是简谐运动．]

4．A　[实际的自由振动必须不断克服外界阻力(如空气等)做功而消耗能量，振幅会逐渐减小，所以选项A正确；只有在驱动力(周期性)作用下的振动才是受迫振动，选项B错误；阻尼振动的振幅一定越来越小，所以选项C错；受迫振动稳定时的频率由驱动力频率决定，与自身因素无关，选项D错误．]

5．BD　[筛子的固有频率f固＝ Hz＝0.5 Hz，偏心轮的转速n＝36 r/min＝0.6 r/s，故f驱＝0.6 Hz，可见f固<f驱，由共振条件可知，要增大筛子做受迫振动的振幅，就要使f固与f驱尽量接近，可降低输入电压，以降低f驱，B正确；也可以减小筛子质量，使T固减小，f固增大，D正确．]

6．C　[部队过桥时若齐步走会给桥梁施加周期性外力，容易使桥的振动幅度增加，即发生共振，造成桥梁倒塌；登山运动员登高山时高声叫喊，声波容易引发雪山共振而发生雪崩，故应选C.]

7．BD

8．ABC　[由图象知，当驱动力频率为f2时，振子的振幅最大，可确定振子的固有频率为f2，当振子自由振动时其频率为固有频率，故选项A、C正确，D错误；由受迫振动的特点可知选项B正确．]

9．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)由图象知，单摆的固有频率f＝0.3 Hz.

由f＝

得l＝＝ m≈2.8 m

(2)由f＝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＝ ＝2 Hz，解得l＝ m．对汽车和所有的人受力分析有：kl＝(M＋nm)g，得n＝4.8≈5(人)．