2.6受迫振动 共振 课时作业(Word解析版)

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名称 2.6受迫振动 共振 课时作业(Word解析版)
格式 doc
文件大小 279.0KB
资源类型 教案
版本资源 人教版(2019)
科目 物理
更新时间 2021-10-08 07:15:43

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文档简介

2021-2022学年人教版(2019)选择性必修第一册
2.6受迫振动共振
课时作业(解析版)
1.如图所示,在一根张紧的水平绳上,悬挂有
a、b、c、d、e五个单摆,让a摆略偏离平衡位置后无初速释放,在垂直纸面的平面内振动;接着其余各摆也开始振动。下列关于其余各摆说法中错误的是(  )
A.各摆均做自由振动
B.c摆的振幅最大
C.摆长与a相差越大的,振幅越小
D.各摆的振动周期与a摆相同
2.正在运转的洗衣机,当其脱水桶转得很快时,机器的振动并不强烈,切断电源,转动逐渐停下来,到某一时刻t,机器反而会发生强烈的振动.此后脱水桶转速继续变慢,机身的振动也随之减弱,这种现象说明
A.在t时刻脱水桶的惯性最大
B.在t时刻脱水桶的转动频率最大
C.在t时刻洗衣机发生共振
D.纯属偶然现象,并无规律
3.如图所示,在一根张紧的水平绳上挂有5个单摆,其中摆球质量最大,其余4个摆球质量相等,摆长关系为
,现将摆垂直纸面向里拉开一微小角度后释放,经过一段时间后,其余各摆均振动起来并达到稳定时的情况是(  )
A.4个单摆的周期
B.4个单摆的频率
C.4个单摆的振幅
D.4个单摆中摆的振幅最小,且
4.下列说法中正确的有(  )
A.摆钟偏快时可增加摆长进行校准
B.单摆的振动周期与振幅有关
C.做简谐运动的物体,其振动能量与振动的频率有关
D.由于人体内脏的固有频率接近某些次声波频率,因此这此次声波对人体无危害
5.两个弹簧振子,甲的固有频率是100
Hz,乙的固有频率是400
Hz,若它们均在频率是200
Hz的驱动力作用下做受迫振动,则振动稳定后(  )
A.甲的振幅较大,振动频率是100
Hz
B.乙的振幅较大,振动频率是200
Hz
C.甲的振幅较大,振动频率是200
Hz
D.乙的振幅较大,振动频率是400
Hz
6.一个单摆在地面上做受迫振动,其共振曲线(振幅A与驱动力频率f的关系)如图所示,则(

A.此单摆的固有周期约为4
s
B.此单摆的摆长约为1
m
C.若摆长增大,单摆的固有频率增大
D.若摆长减小,共振曲线的峰将向左移动
7.关于机械振动,下列说法中正确的是(  )
A.简谐运动的平衡位置就是质点所受合力为零的位置
B.简谐运动物体的运动方向指向平衡位置时,速度方向与位移方向相同;背离平衡位置时,速度方向与位移方向相反
C.做简谐运动的质点先后通过同一点,回复力、动能、加速度、位移都是相同的
D.物体做受迫振动时,其振动频率与固有频率有关
8.如图所示为受迫振动的演示装置,已知单摆C、E的摆长相等;当把单摆C拉离平衡位置从静止释放后,通过水平悬绳使其余单摆也振动起来,则下列说法正确的是
A.只有C摆、E摆的振动周期相等
B.A摆的振幅比B摆的小
C.D摆的摆动周期跟B摆相同
D.B摆的振幅大于E摆
9.下列说法错误的是(  )
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固有频率
D.某物体发生共振时的振动就是无阻尼振动
10.如果摩擦和空气阻力不能忽略,那么任何物体的机械振动严格地讲都不是简谐运动,因此,振幅、周期和机槭能的变化情况是
A.振幅减小,周期减小,机械能减小
B.振幅减小,周期不变,机械能减小
C.振幅不变,周期减小,机械能减小
D.振幅不变,周期不变,机械能减小
11.如图所示为单摆在两次受迫振动中的共振曲线,下列说法正确的是(  )
A.若两次受迫振动分别在月球上和地球上进行,且摆长相等,则图线II是月球上的单摆共振曲线
B.若两次受迫振动均在地球上同一地点进行的,则两次摆长之比为
C.若图线I的摆长约为,则图线I是在地球表面上完成的
D.图线II若是在地球表面上完成的,则该摆摆长约为
12.如图所示为单摆在两次受迫振动中的共振曲线,则下列说法不正确的是(

A.若两次受迫振动分别在月球和地球上进行,且摆长相同,则图线Ⅰ表示月球上单摆的共振曲线
B.若两次受迫振动是在地球上同一地点进行,则两次摆长之比
C.图线Ⅱ若是在地球上完成的,则该摆摆长约为
D.若摆长均为,则图线Ⅰ是在地球上完成的
13.下列说法正确的是(  )
A.受迫振动系统在非共振状态时,同一振幅对应的驱动力频率一定有两个
B.简谐运动平衡位置一定是运动过程的中心位置,但不一定处于平衡状态
C.简谐运动的图像描述的是振动质点的轨迹
D.弹簧振子每次经过平衡位置时的动能最大,弹性势能为零
14.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
15.将一个铁筛四角用四根弹簧支起,筛子上装一个电动偏心轮,它每转动一周给筛子提供一次驱动力。已知增大电动偏心轮的输入电压,可提高转速;增大筛子质量,可增大筛子的固有周期。筛子自由振动时完成10次全振动用15
s,电动偏心轮转速为36
r/min,则要使筛子振动的振幅最大,可采用的办法是(  )
A.提高电动偏心轮的输入电压
B.降低电动偏心轮的输入电压
C.增大筛子的质量
D.减小筛子的质量
16.如图,A球振动后,通过水平细绳迫使B、C振动,下面说法正确的是(  )
A.C的振幅比B的振幅大
B.A、B、C的振幅相同
C.只有A、C振动周期相等
D.A、B、C的振动周期相等
17.大海中航行的轮船,受到大风大浪冲击时,为了防止倾覆,应当改变航行方向和________,使风浪冲击力的频率远离轮船摇摆的________.
18.某单摆做阻尼振动的振动图像如图所示。请根据图像比较A、B对应时刻,摆球具有的动能、重力势能和机械能的大小,并说明理由。
19.如图所示为一单摆的共振曲线,则该单摆的摆长为多少?如果摆长变长一些,画出的图像高峰将向那个方向移动,并简要说明理由(无理由说明或说错均不得分).(g=10m/s2)
参考答案
1.A
【详解】
A.b、c、d、e摆做的是受迫振动,故A错误;
B.
a、c两摆的摆长相等,故c摆的振幅最大。故B正确;
C.根据共振原理,摆长与a相差越大的,振幅越小。故C正确;
D.受迫振动的周期与提供驱动力的周期相同,故各摆的振动周期与a摆相同。故D正确。
故选A。
2.C
【详解】
A.惯性是物体本身的性质,只与物体的质量有关,故A错误;
B.切断电源,转动逐渐停下来,所以转动频率减小,故B错误;
CD.当驱动力的频率与固有频率相等时振幅最大,所以在t时刻洗衣机发生共振,故C正确,D错误。
故选C。
3.B
【详解】
AB.b
摆垂直纸面向里拉开一微小角度后释放,使得其他4个单摆都做受迫振动,受迫振动的频率等于驱动力的频率,所以4个单摆频率相同,周期也一样,所以A错误,B正确;
CD.当驱动力的频率接近物体的固有频率时,振幅最大,即达到共振.根据知,d摆长与b摆长相等,则驱动力的周期等于d摆的固有周期,发生共振,所以d摆振幅最大,CD错误。
故选B。
4.A
【详解】
A.摆钟偏快,即单摆的周期变小,由单摆周期公式
可知,要使周期变大,可增加摆长进行校准,故A正确;
B.由单摆的振动周期
可知T与振幅无关,故B错误;
C.做简谐运动的物体,其振动能量与振动的振幅有关,与振动的频率无关,故C错误;
D.由于人体内脏的固有频率接近某些次声波频率,从而发生共振现象,会对器官造成损伤,因此这此次声波对人体是有危害的,故D错误。
故选A。
5.C
【详解】
两个弹簧振子在频率为200Hz的驱动力作用下做受迫振动时,甲乙振动的频率等于200Hz,甲的固有频率接近于驱动力的频率,所以甲的振幅较大.
A.甲的振幅较大,振动频率是100
Hz与分析不符,故A错误.
B.乙的振幅较大,振动频率是200
Hz与分析不符,故B错误.
C.甲的振幅较大,振动频率是200
Hz与分析相符,故C正确.
D.乙的振幅较大,振动频率是400
Hz与分析不符,故D错误.
6.B
【详解】
A.由共振曲线知此单摆的固有频率为0.5
Hz,固有周期为2
s;故A错误.
B.由单摆周期公式,解得:
故B正确.
CD.若摆长增大,单摆的固有周期增大,固有频率减小,则共振曲线的峰将向左移动;若摆长减小,单摆的固有周期减小,固有频率增大,则共振曲线的峰将向右移动.故C错误,D错误.
7.C
【详解】
A.
做简谐运动的质点的回复力为零的位置是简谐运动的平衡位置,不一定是合外力等于0.如单摆的最低点,回复力等于0,合外力提供向心力。故A错误;
B.物体运动方向指向平衡位置时,速度的方向与位移的方向相反;背离平衡位置时,速度方向与位移方向相同,故B错误;
C.
做简谐运动的质点先后通过同一点时,相对平衡位置的位移相同,根据F=-kx可知回复力相同;那么,根据牛顿第二定律可得加速度相同,动能也是相同的,故C正确;
D.
做受迫振动时,其振动频率与驱动频率有关,与固有频率无关,故D错误。
故选C。
8.C
【详解】
各个摆在C摆作用下做受迫振动,则各个摆的振动周期都等于C摆的周期,选项A错误,C正确;由于C、E的摆长相等,则E的固有周期与驱动力周期相等,产生共振,其振幅最大,比B摆大.A摆的摆长更接近于C摆,则振幅比B摆大,所以C正确,ABD错误.故选C.
点睛:本题考查了受迫振动和共振的条件,要明确受迫振动的频率等于驱动力的频率,发生共振的条件是驱动力频率等于物体的固有频率.
9.D
【详解】
某物体做自由振动时,其振动频率与振幅无关,选项A正确;某物体做受迫振动时,其振动频率等于驱动力的频率,与固有频率无关,选项B正确;某物体发生共振时的频率等于其固有频率,选项C正确;某物体发生共振时的振动可以是阻尼振动,也可能是无阻尼振动,选项D错误;此题选择错误的选项,故选D.
10.B
【详解】
重力以外的力做负功则机械能要减小,故如果存在摩擦和空气阻力则机械能减小,振子到达最大位移处速度为零,即动能为零,则势能等于机械能,由于机械能减小则势能减小,故振幅减小,周期与振幅无关,比如单摆的振动周期
只与重力加速度和摆长有关,与振幅以及回复力大小无关,故存在摩擦和空气阻力不影响其周期,即周期不变;
故B正确,ACD错误;
故选择B;
11.D
【详解】
A.若两次受迫振动分别在月球上和地球上进行,因为图线Ⅰ单摆的固有频率较小,则固有周期较大,根据
可知,周期大的重力加速度小,则图线Ⅰ是月球上单摆的共振曲线。故A错误;
B.若两次受迫振动均在地球上同一地点进行的,则重力加速度相等,因为固有频率比为2:5,则固有周期比为5:2,根据
知摆长比为25:4,故B错误;
CD.图线Ⅱ若是在地球表面上完成的,则固有频率为0.5Hz,则
解得
L=1m
故C错误,D正确;
故选D。
12.D
【详解】
A.若两次受迫振动分别在月球和地球上进行,因为图线Ⅰ单摆的固有频率较小,则固有周期较大,根据知,摆长相同时,周期大的重力加速度小,月球表面的重力加速度小于地球表面的重力加速度,则图线Ⅰ是月球上单摆的共振曲线,故选项A不合题意;
B.若两次受迫振动均在地球上同一地点进行的,则重力加速度相等,因为固有频率比为25,则固有周期之比为52,根据知,摆长之比为254,故选项B不合题意;
C.图线Ⅱ若是在地球表面上完成的,则固有频率为f=0.5Hz,固有周期T=2s,由可知,摆长l≈1m,故选项C不合题意;
D.若摆长均为,图线Ⅰ的固有频率为f=0.2Hz,则固有周期T=5s,由可知,重力加速度g=1.58m/s2,图线Ⅰ不应该是在地球上完成的,故选项D符合题意.
13.AB
【详解】
A.根据受迫振动的特点以及振动图像可知,当驱动力频率等于物体的固有频率时,物体的振幅最大,而在非共振状态时,同一振幅对应的驱动力的频率一定有两个,如图,故A正确。
B.平衡位置是回复力为零的位置,一定是运动过程的中心位置,但物体的合外力未必为零,物体不一定处于平衡状态,例如单摆摆动经过平衡位置时,虽然回复力为零,但合力不为零,而是合力指向圆心,提供圆周运动的向心力,不处于平衡状态,选项B正确。
C.简谐运动的图像描述的是振动质点在不同时刻离开平衡位置的位移,不是振动质点的轨迹,选项C错误;
D.弹簧振子每次经过平衡位置时的动能最大,但是弹性势能不一定为零,例如竖直放置的弹簧振子,选项D错误。
故选AB。
14.BD
【详解】
筛子的周期
筛子的固有频率
偏心轮的转速

可见
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;也可以减小筛子质量,使T固减小,f固增大
故选BD。
15.AC
【详解】
AB.由题目可知筛子的固有频率为Hz,由于电动偏心轮转速为36
r/min,则其频率为0.6
Hz,由此可知f驱CD.另外使f固减小同样可以使其发生共振,达到增大振幅的目的,而筛子的质量越大,其固有周期越大,由可知,固有频率越小,所以增大筛子的质量同样可以达到目的,则C正确,D错误。
故选AC。
16.AD
【详解】
由题意,A做自由振动,其振动周期就等于其固有周期,而B、C在A产生的驱动力作用下做受迫振动,受迫振动的周期等于驱动力的周期,即等于A的固有周期,所以三个单摆的振动周期相等;由于C、A的摆长相等,则C的固有周期与驱动力周期相等,产生共振,其振幅比B摆大,故AD正确,BC错误。
故选AD。
17.速度 频率
【详解】
风浪冲击力的频率要远离轮船摇摆的频率才不会使轮船发生共振,才能防止倾覆.轮船为了防止共振,应改变航向和速度大小,从而使风浪冲击力的频率远离轮船摇摆的频率,从而减小振幅;
18.见解析
【详解】
由于单摆在运动过程中要克服阻力做功,振幅逐渐减小,摆球的机械能逐渐减少,所以摆球在A点所对应时刻的机械能大于在B点所对应的机械能;
摆球的势能是由摆球相对于零势能点的高度h和摆球的质量m共同决定的(Ep=mgh)。单摆摆球的质量是定值,由于A、B两时刻摆球的位移相同,故在这两个时刻摆球相对零势能点的高度相同,势能也相同,但由于A点的机械能大于B点的机械能,所以A点对应时刻的动能大于在B点对应时刻的动能。
19.左移或向原点方向移动
【详解】
试题分析:根据产生共振的条件:驱动力频率与物体的固有频率相等分析解题,根据单摆周期公式求解摆长;根据摆长的变化判断频率的变化,然后判断波峰移动方向
由共振曲线可知:当驱动力频率f=0.5Hz时产生共振现象,则单摆的固有频率为:,所以周期.由单摆的周期公式可得:.理由摆长变长周期增大,频率减小,所以左移或向原点方向移动