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【优化方案】2013届高二物理上册 电子题库 第9章第五节第六节第七节课时活页训练
1．关于简谐运动和阻尼振动的下列说法中不正确的是(　　)
A．做简谐运动的系统，振动到最大位移处的势能一定等于振动到平衡位置时的动能
B．做阻尼振动的系统，振动到最大位移处的势能一定等于振动到平衡位置时的动能
C．做阻尼振动的振动系统，振动过程中一定克服系统外力做功
D．振动的系统，若振幅增大，必有其他形式的能转化为振动系统的机械能
解析：选B.简谐运动的物体总能量保持不变，而做阻尼振动的系统能量在逐渐减小，故不正确的说法是B项．
2．关于振幅，以下说法正确的是(　　)
A．物体振动的振幅越大，振动越强烈
B．一个确定的振动系统，振幅越大，振动系统的能量越大
C．振幅越大，物体振动的位移越大
D．振幅越大，物体振动的加速度越大
解析：选AB.振动系统的能量大小取决于振幅的大小，振幅越大，振动的能量越大，振动越强烈，振动的位移与加速度都做周期性变化．因此A、B正确．

图9－5－8
3．如图9－5－8所示，将相同的两单摆拉到不同的位置A、B(θ<10°)，使其同时振动起来，且hA<hB，则有(　　)
A．由A位置释放先摆到最低点
B．由A、B位置释放同时摆到最低点
C．摆到最低点时两球机械能相等
D．在任一时刻B的机械能总大于A的机械能
解析：选BD.同一地理位置，两单摆摆长相等，则其周期相同，与振幅无关，所以摆球到达最低点所用的时间相等．两摆总是同步的．
两摆在摆动过程中机械能守恒，以最低点所在平面为零势能面，则EA＝mghA，EB＝mghB，由hB>hA，则在摆动过程中任何时刻B的机械能都比A的机械能大，在最低点，摆球的动能即为摆球的总机械能，即B的动能大．

图9－5－9
4．(2011年北京四中模拟)如图9－5－9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8 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的驱动力作用下做受迫振动时，则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8 Hz
B．甲的振幅较大，且振动频率为9 Hz
C．乙的振幅较大，且振动频率为9 Hz
D．乙的振幅较大，且振动频率为72 Hz
解析：选B.甲、乙的频率都等于驱动力的频率9 Hz，由于甲的频率与驱动力的频率接近，所以甲的振幅较大．

图9－5－10
5．光滑斜面上物块A被平行斜面的轻质弹簧拉住静止于O点，如图9－5－10所示，现将A沿斜面拉到B点无初速释放，物体在BC范围内做简谐运动，则下列说法正确的是(　　)
A．OB越长，振动能量越大
B．在振动过程中，物体A机械能守恒
C．A在C点时，由物体与弹簧构成的系统势能最大，在O点时势能最小
D．A在C点时，由物体与弹簧构成的系统势能最大，在B点时势能最小
解析：选AC.由弹簧、物体A构成的系统在简谐运动中机械能守恒，且动能、势能不断相互转化，在平衡位置O处动能最大，在最大位移处势能最大；在振动过程中，振动能量取决于振幅的大小，做简谐运动的物体的能量与振幅有关，振幅大机械能就大，因此A正确；在简谐运动中，系统机械能守恒，但物体A的重力势能与动能总和不断变化，A的机械能不守恒，B错；在简谐运动中，系统在最大位移处势能最大，在平衡位置处动能最大，势能最小，所以C正确，D错误，答案为A、C.
6．某同学为研究“受迫振动的振幅与驱动力频率关系”．下表是此同学实验时记录的某受迫振动的振幅随驱动力频率变化的关系，若设该系统的固有频率为f固，则下列中判断正确的是(　　)
驱动力的频率/Hz
30
40
50
60
70
80
受迫振动的振幅/cm
10.2
16.8
27.2
28.1
16.5
8.3
A.f固＝60 Hz　　　　　　　B．50 Hz<f固<60 Hz
C．60 Hz≤f固<70 Hz D．以上说法都不对
解析：选C.由共振曲线可知，当f驱与f固相差越大，受迫振动的振幅越小，f驱与f固相差越小，受迫振动的振幅越大．由上表可看出，当f驱＝60 Hz时，振幅最大，说明60 Hz与f固相差最少，或者说最接近．当50 Hz≤f驱≤60 Hz时，振动的振幅一直增大，说明f固≥60 Hz，f驱＝70 Hz时振幅小于f驱＝60 Hz的振幅，说明60 Hz≤f驱<70 Hz时，其振幅变化可能为一直减小，也可能先增大再减小，所以60 Hz≤f固<70 Hz.
7．铺设钢轨时，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．由于每一根钢轨长度相等，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．下列说法正确的是(　　)
A．列车的危险速度为40 m/s
B．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：选AD.共振的条件是驱动力的频率等于系统的固有频率，由＝T可求出危险车速为40 m/s，显然增加钢轨的长度有利于列车高速运行．故A、D正确、C错误；列车过桥需要减速，是为了防止桥发生共振现象，故B错误．

图9－5－11
8．如图9－5－11所示，质量为M的物块钩在水平放置的左端固定的轻弹簧的右端，构成一弹簧振子，物块可在光滑水平面上做简谐运动，振幅为A.在运动过程中将一质量为m的小物块轻放在M上，第一次是当M运动到平衡位置时放在上面，第二次是当M运动到最大位移处时放在上面，观察到第一次放后的振幅为A1，第二次放后的振幅为A2，则(　　)
A．A1＝A2＝A B．A1<A2＝A
C．A1＝A2<A D．A2<A1＝A
解析：选B.当M运动到平衡位置时将m放到M上，M与m发生了一个完全非弹性碰撞，二者达到共同速度的过程，必有一部分动能转化为内能，使系统的总机械能变小，而系统总的机械能等于系统的最大弹性势能，因此，与最大弹性势能对应的振幅减小了．
当M运动到最大位移时速度为零，将m放在M上的过程没有外力对系统做功，系统的机械能没有变化，故其振幅不变．
综上分析可知A1<A2＝A，B选项正确．

图9－5－12
9．如图9－5－12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端下边由偏心轮支持，偏心轮绕其轴转动，转速为n.当n从0逐渐增大到5 r/s过程中，振子M的振幅变化情况将是________，当n＝______r/s时振幅最大．若转速稳定在5 r/s，M的振动周期是________．
解析：本题考查受迫振动的频率和共振的条件的分析．振子固有频率为2 Hz，凸轮的转动频率就是驱动力的频率，即f驱从0增大到5 Hz过程中，先接近固有频率，达到相等后又偏离固有频率，故振幅先增大后减小．当f驱＝f固＝2 Hz，即n＝2 r/s时振幅最大．
当n＝5 r/s，即f驱＝5 Hz，T驱＝0.2 s．受迫振动的周期取决于驱动力的周期，即也为0.2 s.
答案：先增大后减小　2　0.2 s
10．微波炉是一种新型家用电器．用它加热含水分较多的食品效果很好．它的加热原理是利用磁控管发出频率为2450 MHz的微波，微波经炉顶的波导传输到加热室．水分子是极性分子，它的正负电荷的中心是不重合的．因此当有微波通过时，水分子将随着微波引起的振荡电场的变化而快速振动起来．又因为该微波的频率和水分子振动的固有频率相同，因此能使水分子发生共振，分子动能迅速增大，使食物的内能增大，温度升高．如果水以冰的形式存在，由于固体分子间的结合较紧密，吸收微波的能力就很低，加热时会很不均匀．根据以上说明，微波炉能加热含水分较多的食品的原因是由于：①__________________；②__________________；③______________________；可以推出水分子振动的固有频率为________________________________________________________________________Hz.
答案：水分子是极性分子　水是液态　水分子的固有频率和微波炉发出的微波的频率相同　2.45×109

图9－5－13
11．(2011年苏州模拟)如图9－5－13所示为一单摆的共振曲线，则该单摆的摆长约为多少？共振时单摆的振幅为多少？(g取10 m/s2)
解析：从共振曲线可知，单摆的固有频率f＝0.5 Hz，因为f＝ ，所以l＝，代入数据解得l≈1 m.
从共振曲线可知：单摆发生共振时，振幅A＝8 cm.
答案：摆长约为1 m，共振时单摆的振幅为8 cm.
12．(2011年浙江宁波高二测试)将一测力传感器连接到计算机上就可以测量快速变化的力．图9－5－14甲中O点为单摆的固定悬点，现将小摆球(可视为质点)拉至A点，此时细线处于张紧状态．释放摆球，则摆球将在竖直平面内的A、B、C之间来回摆动，其中B点为运动中的最低位置，∠AOB＝∠COB＝α；α小于10°且是未知量，图9－5－14乙表示由计算机得到的细线对摆球的拉力大小F随时间t变化的曲线，且图中t＝0时刻为摆球从A点开始运动的时刻．试根据力学规律和题中(包括图中)所给的信息求：(g取10 m/s2)

图9－5－14
(1)单摆的振动周期和摆长；
(2)摆球的质量；
(3)摆球运动过程中的最大速度．
解析：由图可知T＝0.4π s.
由T＝2π 得：
l＝0.4 m
在B点拉力最大Fmax＝0.510 N
Fmax－mg＝
在A、C两点：Fmin＝0.495 N　Fmin＝mgcosα
由A→B机械能守恒，即：mgl(1－cosα)＝mv2
解得：m＝0.05 kg
v＝0.283 m/s.
答案：(1)0.4π s　0.4 m
(2)0.05 kg
(3)0.283 m/s
4
用心 爱心 专心