1、- 1 -课时跟踪检测（二十）外力作用下的振动1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竖直方向振动解析：选 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。A、C 是阻尼振动，D 是简谐运动。2.在实验室可以做“声波碎杯”的实验。用手指轻弹一只酒杯，可以听到清脆的声音，测得这声音的频率为 500 Hz。将这只酒杯放在两个大功率的声波发生器之间，操作人员通过调整其发生的声波，就能使酒杯碎掉(如图所示)。下列说法中正确的是( )A操作人员一定是把声波
2、发生器的功率调到很大B操作人员可能是使声波发生器发出了频率很高的超声波C操作人员一定是同时增大了声波发生器发出声波的频率和功率D操作人员只需将声波发生器发出的声波频率调到 500 Hz解析：选 D 驱动力的周期与固有周期相等，形成共振，共振时振幅最大，操作人员只需将声波发生器发出的声波频率调到 500 Hz，就能使酒杯碎掉。3.如图所示，三个单摆的摆长为 L11.5 m， L21 m， L30.5 m，现用一周期等于 2 s的驱动力，使它们做受迫振动，那么当它们的振动稳定时，下列判断中正确的是( )A三个摆的周期和振幅相等B三个摆的周期不等，振幅相等C三个摆的周期相等，但振幅不等D三个摆的周期
3、和振幅都不相等- 2 -解析：选 C 根据单摆的周期公式 T2 可知，摆长不同，三个单摆的固有周期不同；Lg现用周期等于 2 s 的驱动力，使它们作受迫振动，振动周期都等于驱动力的周期，都为 2 s，三个摆中，单摆 2 的固有周期为 2 s，故其摆幅最大，而 1 和 3 的振幅较小，故 C 正确。4.多选如图所示是一个单摆做受迫振动时的共振曲线，表示振幅 A 与驱动力频率 f 的关系，下列说法正确的是( )A摆长约为 10 cmB摆长约为 1 mC若增大摆长，共振曲线的“峰”将向右移动D若增大摆长，共振曲线的“峰”将向左移动解析：选 BD 由图可知，单摆的周期 T s2 s，由 T2 可求得
4、l 1 10.5 lg gT24 2m，A 错误，B 正确；若增大摆长，单摆的固有周期增大，固有频率减小，故共振曲线的“峰”将向左移动，B 错误，D 正确。5在飞机的发展史中有一个阶段，飞机上天后不久，飞机的机翼(翅膀)很快就抖动起来，而且越抖越厉害。后来人们经过了艰苦的探索，利用在飞机机翼前缘处装置一个配重杆的方法，解决了这一问题。在飞机机翼前装置配重杆的目的主要是( )A加大飞机的惯性 B使机体更加平衡C使机翼更加牢固 D改变机翼的固有频率解析：选 D 飞机抖动的厉害是因为发生了共振现象，想要解决这一问题需要使系统的固有频率与驱动力的频率差别增大，在飞机机翼前缘处装置一个配重杆，改变的是机
5、翼的固有频率，故选项 D 正确。6.如图所示，物体静止于水平面上的 O 点，这时弹簧恰为原长 l0，物体的质量为 m，与水平面间的动摩擦因数为 ，现将物体向右拉一段距离后自由释放，使之沿水平面振动，下列结论正确的是( )A物体通过 O 点时所受的合外力为零B物体将做阻尼振动C物体最终只能停止在 O 点- 3 -D物体停止运动后所受的摩擦力为 mg解析：选 B 物体通过 O 点时弹簧的弹力为零，但摩擦力不为零，选项 A 错。物体振动时要克服摩擦力做功，机械能减少，振幅减小，做阻尼振动，选项 B 正确。物体最终停止的位置可能在 O 点也可能不在 O 点。若停在 O 点摩擦力为零，若不在 O 点，摩
6、擦力和弹簧的弹力平衡，停止运动时物体所受的摩擦力不一定为 mg 。选项 C、D 错误。7.如图所示，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 端有固定光滑轴， C 端下边由凸轮支持，凸轮绕其轴转动，转速为 n。(1)当 n 从 0 逐渐增大到 5 r/s 的过程中，振子 M 的振幅变化情况是_。(2)当 n_ r/s 时，振子 M 的振幅最大。(3)若转速稳定在 5 r/s 时， M 的振动周期为_ s。解析：(1)当凸轮转速为 n5 r/s 时，它给弹簧振子的驱动力的频率为 f 驱 5 Hz，当f 驱 逐渐接近 f 固 时，其振幅逐渐增大，当 f 驱 逐渐远离
7、f 固 时，其振幅逐渐减小。因此，在 n从 0 逐渐增大到 5 r/s 的过程中，振子 M 的振幅先变大再变小。(2)当 f 驱 f 固 时，振幅最大，即 n2 r/s。(3)当 f 驱 5 Hz 时，此时振子做受迫振动，其振动频率 f f 驱 5 Hz，其振动周期为T s0.2 s。1f 15答案：(1)先变大再变小 (2)2 (3)0.28.如图所示，在曲轴 A 上悬挂一个弹簧振子，如果转动把手，曲轴可以带动弹簧振子上下振动。问：(1)开始时不转动把手，而用手往下拉振子，然后放手让振子上下振动，测得振子在 10 s 内完成 20 次全振动，振子做什么振动？其固有周期和固有频率各是多少？若考
8、虑摩擦和空气阻力，振子做什么振动？(2)在振子正常振动过程中，以转速 4 r/s 匀速转动把手，振子的振动稳定后，振子做什么运动？其周期是多少？- 4 -解析：(1)用手往下拉振子使振子获得一定能量，放手后，振子因所受回复力与位移成正比，方向与位移方向相反( F kx)，所以做简谐运动，其周期和频率是由它本身的结构性质决定的，称为固有周期( T 固 )和固有频率( f 固 )，根据题意 T 固 s0.5 s， f 固 tn 1020 Hz2 Hz。由于摩擦和空气阻力的存在，振子克服摩擦力和阻力做功消耗能量，1T固 10.5使其振幅越来越小，故振动为阻尼振动。(2)由于把手转动的转速为 4 r/s，它给弹簧振子的驱动力频率为 f 驱 4 Hz，周期 T 驱0.25 s，故振子做受迫振动。振动达稳定状态后，其频率(或周期)等于驱动力的频率(或周期)，而跟固有频率(或周期)无关。即 f f 驱 4 Hz， T T 驱 0.25 s。又因为振子做受迫振动得到驱动力对它做的功，补偿了振子克服阻力做功所消耗的能量，所以振子的振动属于受迫振动。答案：(1)简谐运动 0.5 s 2 Hz 阻尼振动(2)受迫振动 0.25 s
