第十二章 第1讲 简谐运动 受迫振动.ppt

【解析】选C。根据图像，周期T=4 s，振幅A=8 cm，A错误；第2 s末振子到达波谷位置，速度为零，加速度最大，但沿x轴正方向，B错误；第3 s末振子经过平衡位置，速度达到最大，且向x轴正方向运动,C正确；从第1 s末到第2 s末振子经过平衡位置向下运动到达波谷位置，速度逐渐减小， D错误。 考点 3 受迫振动和共振 (三年5考) 对比分析 【考点解读】 (1)自由振动、受迫振动和共振的比较 振动类型 比较项目 受力情况 自由振动 仅受 回复力 受迫振动 周期性 驱动力作用 共振 周期性 驱动力作用 振动类型 比较项目 振动周期 或频率 振动能量 常见例子 自由振动 由系统本身性质决定，即固有周期或固有频率 振动物体的机械能不变 弹簧振子或单摆(θ10°) 受迫振动 由驱动力的周期或频率决定，即T= T驱或f=f驱 由产生驱动力的物体 提供 机械工作时底座发生的振动 共振 T驱=T固或f驱=f固 振动物体 获得的能量 最大 共振筛、转速计等 (2)共振曲线 如图所示，横坐标为驱动力频率f驱，纵坐标为振幅A。它直观地反映了驱动力频率对受迫振动振幅的影响，由图可知，f驱与f固越接近，振幅A越大，当f驱＝f固时，振幅A最大。 【典例透析 3】下表表示某受迫振动的振幅随驱动力频率变化的关系，若该振动系统的固有频率为f固，则( ) A.f固＝60 Hz B．60 Hzf固70 Hz C．50 Hzf固60 Hz D．以上选项都不对 驱动力 频率/Hz 受迫振动 振幅/cm 30 10.2 40 16.8 50 27.2 60 28.1 70 16.5 80 8.3 【解题探究】(1)振动系统的固有频率由_________决定，与 _______无关。 (2)共振曲线反映振动系统的振幅随驱动力频率变化的关系 是_______________________________________________。 系统本身 驱动力 驱动力频率越接近系统的固有频率，系统的振幅越大 【解析】选C。由如图所示的共振曲线可判断出f驱与f固相差 越大，受迫振动的振幅越小，f驱与f固越接近，受迫振动的 振幅越大，并从中看出f驱越接近f固，振幅的变化越慢。比 较各组数据知f驱在50～60 Hz范围内时，振幅变化最小。因此，50 Hzf固60 Hz，故C正确。 【总结提升】对受迫振动的三点认识 (1)自由振动的物体只在开始振动时外界给物体提供能量，之后不再提供能量，在实际中能量损失不可避免，因此在长时间内的自由振动，振幅要逐渐减小，在短时间内可认为等幅振动。 (2)发生共振时，驱动力对物体总是做正功，总是向系统输入能量，使系统的机械能逐渐增加，振动物体的振幅逐渐增大，当驱动力对系统做的功与系统克服摩擦力和介质阻力做的功相等时，振动系统的机械能不再增加，振幅不再增大，系统做等幅振动。 (3)物体做受迫振动的振幅由驱动力频率和物体的固有频率共同决定：两者越接近，受迫振动的振幅越大；两者相差越大，受迫振动的振幅越小；共振时振幅最大，共振曲线如图所示。 【变式训练】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0较缓慢地增大到ω0，在这一过程中以下判断正确的是( ) A.机器一定不会发生强烈的振动 B.机器一定还会发生强烈的振动 C.若机器发生强烈振动，强烈振动可能发生在飞轮角速度为ω0时 D.若机器发生强烈振动，强烈振动时飞轮的角速度肯定为 【解析】选B。飞轮在转速逐渐减小的过程中，机器出现强烈 的振动，说明发生共振现象，共振现象产生的条件是驱动力频 率等于系统的固有频率，故当机器重新启动时，飞轮转速缓慢 增大的过程中，一旦达到共振条件，机器一定还会发生强烈的 振动，A错，B对；由题意可知，发生强烈共振时，飞轮的角速 度一定小于ω0，但不一定是 C、D错，故选B。 【备选例题】 【典例透析】如图甲，在x0的空间中存在沿y轴负方向的匀强 电场和垂直于xOy平面向里的匀强磁场，电场强度大小为E，磁 感应强度大小为B。一质量为m,带电量为q(q＞0)的粒子从坐标 原点O处，以初速度v0沿x轴正方向射入，粒子的运动轨迹见图 甲(不计粒子的重力)。现只改变入射粒子初速度的大小，发现 考查内容 振动的处理方法在综合问题中的应用 初速度大小不同的粒子虽然运动轨迹(