《2020年高中物理 第一章 機械振動1.6 受迫振動 共振練習（含解析）教科版選修3-4》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《2020年高中物理 第一章 機械振動1.6 受迫振動 共振練習（含解析）教科版選修3-4（6頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、受迫振動　共振 基礎夯實 1.如果存在摩擦和空氣阻力,那么任何物體的機械振動嚴格地講都不是簡諧運動,在振動過程中振幅、周期和機械能將(　　) A.振幅減小,周期減小,機械能減少 B.振幅減小,周期不變,機械能減少 C.振幅不變,周期減小,機械能減少 D.振幅不變,周期不變,機械能減少 答案B 解析在振動過程中,由于摩擦和空氣阻力要損失機械能,所以機械能減少,振幅減小,但其周期為固有周期,只與其本身有關,與振幅無關,即周期不變,所以選項B正確。 2.(多選)關于阻尼振動,以下說法中正確的是(　　) A.機械能不斷減小　　　B.動能不斷減小 C.振幅不斷減小 D.一定不是簡諧

2、運動 答案ACD 解析阻尼振動是振幅不斷減小的振動,故阻尼振動一定不是簡諧運動,而振幅是振動能量的標志,故阻尼振動中機械能也不斷減小,但動能在振動過程中是不斷變化的,無法比較其大小,故正確選項為A、C、D。 3. 如圖所示,曲軸上懸掛一彈簧振子,轉動搖把,曲軸可以帶動彈簧振子上下振動。開始時不轉動搖把,讓振子上下自由振動,測得振動頻率為2 Hz,然后勻速轉動搖把,轉速為240 r/min,當振子振動穩(wěn)定后,它的振動周期為 (　　) A. s　　　B. s　　　C.2 s　　　D.4 s 答案B 解析彈簧振子做受迫振動時,其振動周期等于驅動力的周期,就等于曲軸轉動的周期,故T=

3、 s= s。 4.如圖,兩個彈簧振子懸掛在同一支架上,已知甲彈簧振子的固有頻率為8 Hz,乙彈簧振子的固有頻率為72 Hz,當支架在受到豎直方向且頻率為9 Hz的驅動力作用做受迫振動時,則兩個彈簧振子的振動情況是 (　　) A.甲的振幅較大,且振動頻率為8 Hz B.甲的振幅較大,且振動頻率為9 Hz C.乙的振幅較大,且振動頻率為9 Hz D.乙的振幅較大,且振動頻率為72 Hz 答案B 解析因為甲的固有頻率接近驅動力的頻率,可知甲的振幅較大。做受迫振動的物體的頻率等于驅動力的頻率,無論其固有頻率是多少,此時做受迫振動的頻率都等于驅動力頻率9 Hz,所以B選項正確。 5.

4、(多選)把一個篩子用四根彈簧支起來,篩子上裝一個電動偏心輪,它每轉一周,給篩子一個驅動力,這就做成了一個共振篩(如圖所示)。不開電動機讓這個篩子自由振動時,完成20次全振動用15 s;在某電壓下,電動偏心輪的轉速是 88 r/min。已知增大電動偏心輪的電壓可以使其轉速提高,而增加篩子的總質量可以增大篩子的固有周期。為使共振篩的振幅增大,以下做法可行的是(　　) A.降低輸入電壓 B.提高輸入電壓 C.增加篩子質量 D.減小篩子質量 答案AD 解析篩子的固有頻率為f固= Hz= Hz,而當時的驅動力頻率為f驅= Hz= Hz,即f固

5、,所以應增大固有頻率或減小驅動力頻率。增大固有頻率可用D的做法,減小驅動力的頻率可用A的做法。 6.(多選)一單擺在空氣中振動,振幅逐漸減小,下列說法正確的是(　　) A.機械能逐漸轉化為其他形式的能 B.后一時刻的動能一定小于前一時刻的動能 C.后一時刻的勢能一定小于前一時刻的勢能 D.后一時刻的機械能一定小于前一時刻的機械能 答案AD 解析單擺振動過程中,因不斷克服空氣阻力做功使機械能逐漸轉化為內能,A和D對;雖然單擺總的機械能在逐漸減小,但在振動過程中動能和勢能仍不斷地相互轉化,動能轉化為勢能時,動能逐漸減小,勢能逐漸增大,而勢能轉化為動能時,勢能逐漸減小,動能逐漸增大,所

6、以不能斷言后一時刻的動能(或勢能)一定小于前一時刻的動能(或勢能),故B、C不對。 7.在實驗室可以做“聲波碎杯”的實驗。用手指輕彈一只酒杯,可以聽到清脆的聲音,測得這聲音的頻率為500 Hz。將這只酒杯放在兩個大功率的聲波發(fā)生器之間,操作人員通過調整其發(fā)出的聲波,就能使酒杯碎掉。下列說法中正確的是(　　) A.操作人員一定是把聲波發(fā)生器的功率調到很大 B.操作人員可能是使聲波發(fā)生器發(fā)出了頻率很高的超聲波 C.操作人員一定是同時增大了聲波發(fā)生器發(fā)出聲波的頻率和功率 D.操作人員只需將聲波發(fā)生器發(fā)出的聲波頻率調到500 Hz 答案D 解析驅動力的周期與固有周期相等,形成共振,共振時

7、振幅最大,操作人員只需將聲波發(fā)生器發(fā)出的聲波頻率調到500 Hz,就能使酒杯碎掉。 8.(多選)下列說法中正確的是(　　) A.阻尼振動一定是減幅振動 B.物體做阻尼振動時,隨振幅的減小頻率不斷減小 C.受迫振動穩(wěn)定時的頻率等于驅動力的頻率,與物體的固有頻率無關 D.受迫振動的頻率由驅動力和物體的結構特點共同決定 答案AC 解析物體做阻尼振動時,因克服阻尼做功機械能逐漸減少,振幅隨之減小,選項A正確;物體做阻尼振動時,頻率并不會隨振幅的減小而變化,如用力敲鑼,由于鑼振動中受到空氣的阻尼作用,振幅越來越小,鑼聲逐漸減弱,但音調不變,選項B錯誤;受迫振動穩(wěn)定時的頻率,只取決于驅動力的

8、頻率,與物體自身的結構特點無關,即與物體的固有頻率無關,選項C正確,D錯誤。 9.部隊經過橋梁時,規(guī)定不許齊步走;登山運動員登雪山時,不許高聲叫喊,主要原因是(　　) A.減輕對橋的壓力,避免產生回聲 B.減少聲波對橋、雪山的沖擊力 C.避免使橋發(fā)生共振和使雪山發(fā)生共振 D.使橋受到的壓力不均勻,減少登山運動員的能量消耗 答案C 解析部隊過橋時如果齊步走,給橋梁施加周期性的外力,容易使橋的振動幅度增大,即發(fā)生共振,造成橋梁倒塌;登山運動員登雪山時高聲叫喊,聲波容易引發(fā)雪山共振而發(fā)生雪崩,故選項C正確。 10.(多選)如圖所示,A球振動后,通過水平細繩迫使B、C振動,下列說法中,

9、正確的是(　　) A.只有A球、C球振動周期相等 B.C球的振幅比B球小 C.C球的振幅比B球大 D.A球、B球、C球的振動周期相等 答案CD 解析A球振動充當驅動球,B、C兩球的振動周期都應當?shù)扔贏的振動周期,所以選項A錯誤,D正確。C的擺長與A的擺長相同,周期也相同,所以C做受迫振動的振幅大,所以選項B錯誤,C正確。 11. 如圖所示,物體靜止于水平面上的O點,這時彈簧恰為原長l0,物體的質量為m,與水平面間的動摩擦因數(shù)為μ,現(xiàn)將物體向右拉一段距離后自由釋放,使之沿水平面振動,下列結論正確的是(　　) A.物體通過O點時所受的合外力為零 B.物體將做阻尼振動

10、C.物體最終只能停止在O點 D.物體停止運動后所受的摩擦力為μmg 答案B 解析物體通過O點時彈簧的彈力為零,但摩擦力不一定為零,選項A錯。物體振動時要克服摩擦力做功,機械能減少,振幅減小,做阻尼振動,選項B正確。物體最終停止的位置可能在O點,也可能不在O點,若停在O點,摩擦力為零,若不在O點,摩擦力和彈簧的彈力平衡,停止運動時物體所受的摩擦力不一定為μmg。選項C、D錯誤。 12.(1)蜘蛛雖有8只眼睛,但視力很差,完全靠感覺來捕食和生活,它的腿能敏捷地感覺到絲網(wǎng)的振動,當絲網(wǎng)的振動頻率為f=200 Hz左右時,網(wǎng)的振幅最大,對于落在網(wǎng)上的昆蟲,當翅膀振動的頻率為　　　Hz左右時,蜘

11、蛛感覺到絲網(wǎng)的振動最劇烈。? (2)如該絲網(wǎng)共振時的最大振幅為0.5 cm,試定性畫出其共振曲線。 答案(1)200　(2)見解析 解析(1)當驅動力的頻率等于物體的固有頻率時物體發(fā)生共振,則物體的振幅最大,故昆蟲翅膀的振動頻率應為200 Hz左右。 (2)共振曲線如圖所示。 能力提升 13.(多選)鋪設鐵軌時,每兩根鋼軌接縫處都必須留有一定的間隙,快速運行的列車經過軌端接縫處時,車輪就會受到一次沖撞,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做受迫振動,普通鋼軌長為12.6 m,列車固有振動周期為0.315 s,下列說法正確的是(　　) A.列車

12、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 答案AD 解析當列車受到沖擊力的周期T等于列車固有的周期0.315 s時,列車車廂將會發(fā)生共振,而列車所受沖擊力的周期T=?v= m/s=40 m/s,即火車的危險速率為40 m/s,選項A正確。列車過橋時減速的目的是防止橋梁發(fā)生共振(使沖擊力的頻率遠離橋梁振動的固有頻率),而不是防止列車發(fā)生共振,選項B錯。列車運行的振動頻率由鋼軌長度l和車速v決定,f=,而列車的固有頻率是由車廂質量和車廂下面板簧的勁度系數(shù)決定的,選項C

13、錯。直接增加火車的速度,會使車速接近危險速度;若提高鋼軌長度,則危險速度增大,從而使車速遠離危險速度,選項D正確。 14.下表表示某受迫振動的振幅隨驅動力頻率變化的關系,若該振動系統(tǒng)的固有頻率為f固,則(　　) 驅動力頻率/Hz 30 40 50 60 70 80 受迫振動振幅/cm 10.2 16.8 27.2 28.1 16.5 8.3 　　　　　　　　　　　　　　　　 A.f固=60 Hz B.60 Hz

14、受迫振動的振幅越小,f驅與f固越接近,受迫振動的振幅越大,并從中看出f驅越接近f固,振幅的變化越慢。比較各組數(shù)據(jù)知f驅在50~60 Hz范圍內時,振幅變化最小。因此,50 Hz

15、最大,t=0.2 s時,F有正向最大值,故A選項正確;t=1.1 s時,F取最小值,不在最低點,周期應為T=1.2 s,因振幅減小,故機械能減小,C選項正確。 16.汽車的車身一般支撐在固定于軸承上的若干彈簧上,彈簧的等效勁度系數(shù)k=1.5×105 N/m,汽車開動時,在振幅較小的情況下,其上下自由振動的頻率滿足f=(l為彈簧壓縮的長度)。若人體可以看成一個彈性體,其固有頻率約為2 Hz,已知汽車的質量為600 kg,每個人的質量為70 kg,則這輛車乘坐幾個人時,人感覺到最難受?(g取10 m/s2) 答案5人 解析當人的固有頻率與彈簧振動的頻率相等時感覺最難受,則f==2 Hz 得

16、l= m 對汽車和所有的人受力平衡有 kl=(M+nm)g,得n=4.8≈5(人)。 17.洗衣機脫水桶正常工作時,轉速為n=2 800 r/min,脫水后由切斷電源到電動機停止轉動的時間為t=16 s。實際發(fā)現(xiàn) t1=13 s左右時,洗衣機振動最為劇烈,若切斷電源后轉速是均勻減小的,則洗衣機振動的固有頻率大約為多少? 答案8.75 Hz 解析洗衣機脫水電機的轉動給洗衣機提供了驅動力,使洗衣機做變速振動,當切斷電源后,脫水桶轉速隨時間均勻減小,設t1=13 s時的轉速為n',由題意可知 n'=(t-t1)=×(16-13) r/s =8.75 r/s 此時洗衣機做受迫振動的驅動力的頻率為f驅=8.75 Hz,而洗衣機在t1=13 s左右時振動最為劇烈,則說明此時洗衣機發(fā)生了共振,故此時驅動力的頻率與其固有頻率相等,即f固=f驅=8.75 Hz。 - 6 -