2021-2022学年高二上学期物理人教版(2019)选择性必修第一册-2.6 受迫振动 共振 同步练习题(word版含答案)

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名称 2021-2022学年高二上学期物理人教版(2019)选择性必修第一册-2.6 受迫振动 共振 同步练习题(word版含答案)
格式 docx
文件大小 352.7KB
资源类型 教案
版本资源 人教版(2019)
科目 物理
更新时间 2021-12-24 20:48:10

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文档简介

2.6 受迫振动 共振
一、单选题
1.某单摆在摆动过程中由于阻力作用,机械能逐渐减小,则单摆振动的( )
A.频率不变,振幅不变
B.频率改变,振幅不变
C.频率不变,振幅改变
D.频率改变,振幅改变
2.在一根张紧的水平绳上悬挂五个摆,其中A、E的摆长为l,B的摆长为0.5l,C的摆长为1.5l,D的摆长为2l.先使A振动起来,其他各摆随后也振动起来,则在B、C、D、E四个摆中,振幅最大的是( )
A.B B.C C.D D.E
3.如图所示,一弹簧振子做受迫振动时的振幅与驱动力频率的关系,由图可知( )
A.驱动力频率为时,振子处于共振状态
B.驱动力频率为时,振子的振动频率为
C.假如让振子做自由振动,它的频率为
D.振子做自由振动时,频率可以为、、
4.手机是常用通信工具,当来电话时,可以用振动来提示人们,振动原理很简单:是一个微型电动机带动转轴上的叶片转动当叶片转动后,电动机就跟着振动起来了,从而带手机振动起来,其中叶片的形状你认为是图中的哪种  
A. B. C. D.
5.一个单摆在地面上做受迫振动,改变驱动力频率,其振动稳定时振幅A与驱动力频率f的关系如图所示.单摆所处位置重力加速度g=9.8m/s2,下列说法正确的是( )
A.单摆的摆长约为2m
B.单摆的受迫振动频率与驱动力频率相同时振幅最大
C.若减小摆长,共振曲线振幅最大值的横坐标将向右移动
D.若把该单摆移到月球表面,共振曲线振幅最大值的横坐标将向右移动
6.下表记录了某受追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.50 Hz C.60 Hz 7.如图所示为路面共振破碎机,用于旧水泥路面破碎。破碎机工作锤头上装有专用传感器,感应路面的振动反馈,由电脑自动调节振动频率,激发锤头下水泥路面局部范围产生共振,使路面内部颗粒间的摩擦阻力迅速减小而崩溃,从而将水泥路面击碎。结合你所学的知识判断以下说法正确的是(  )
A.锤头周期性击打路面过程中,传感器接收到的频率就是水泥路面振动的固有频率
B.锤头周期性击打水泥路面停止工作后,水泥路面振动的固有频率随着振幅减小而减小
C.调节振动锤头的振动频率等于水泥路面的固有频率时,水泥路面发生共振
D.水泥路面发生共振时,水泥的内部颗粒所作的运动一定是简谐振动
二、多选题
8.下列关于共振和受迫振动说法正确的是( )
A.受迫振动的物体的频率和驱动力的频率相同
B.受迫振动时的频率与固有频率有关
C.共振时受迫振动的振幅最大
D.共振现象都是有害的
9.如图是单摆做阻尼振动的振动图线,说法正确的是(  )
A.振动过程中周期变小
B.振动过程中周期不变
C.摆球A时刻的势能等于B时刻的势能
D.摆球A时刻的动能等于B时刻的动能
10.如图所示的装置可用于研究该弹簧振子的受迫振动. 匀速转动把手时, 曲杆给弹簧振子一驱动力, 使振子做受迫振动. 把手匀速转动的周期就是驱动力的周期, 改变把手匀速转动的速度就可以改变驱动力的周期. 若保持把手不动, 给砝码一向下的初速度,砝码便做简谐运动, 振动图线如下图甲所示. 当把手以某一速度匀速转动, 振动达到稳定时, 砝码的振动图线如图乙所示. 若用T0表示弹簧振子的固有周期, T表示驱动力的周期, Y表示受迫振动达到稳定后砝码振动的振幅, 则( )
A.由图线可知T0=4s
B.由图线可知T=4s
C.当T在4 s附近时,Y显著增大;当T比4 s小得多或大得多时,Y很小
D.当T在8 s附近时, Y显著增大; 当T比8 s小得多或大得多时, Y很小
11.在图示装置中,在曲轴AB上竖直悬挂一个弹簧振子.若不转动把手C,让弹簧振子上下振动,测得其周期为1s;若将把手C以0.5s的周期匀速转动,振子的振动稳定后,其振幅为2cm,则
A.把手C转动后,弹簧振子的振动周期为0.5s
B.把手C转动后,弹簧振子的振动周期为1s
C.为使弹簧振子的振幅增大为3cm,可让把手C转速减小
D.为使弹簧振子的振幅减小为1cm,可让把手C转动周期减小
E.把手C的转速越大,弹簧振子的振幅越大
12.下列说法中正确的有( )
A.简谐运动的回复力是按效果命名的力
B.振动图像描述的是振动质点的轨迹
C.当驱动力的频率等于受迫振动系统的固有频率时,受迫振动的振幅最大
D.两个简谐运动:x1=4sin (100πt+) cm和x2=5sin (100πt+) cm,它们的相位差恒定
13.物体在周期性外力作用下的振动叫做受迫振动,下列振动属于受迫振动的有( )
A.扬声器纸盆的振动
B.单摆的左右摆动
C.演奏中吉它弦的振动
D.大海中航行的军舰随波浪摇晃
14.2021年10月24日13时11分,我国台湾宜兰县(北纬24.55度,东经121.8度)发生6.3级地震,震源深度60km,此地震波是由同一震源产生,既有纵波也有横波,两者均可视为频率不变的简谐波,纵波是推进波,又称P波,在地壳的传播速度vP=9.9km/s,横波是剪切波,又称S波,在地壳中的传播速度为vs=4.5km/s,若位于震源上方的某中学实验室的地震测报组有单摆和弹簧振子(如图甲),其中单摆的固有周期为1.0s,弹簧振子的固有周期为0.5s。那天观察者在某个装置开始振动时,同时记录下两个装置的振动图像(图乙和图丙)。则下列说法正确的是(  )
A.图乙是弹簧振子的振动图像,图丙是单摆的振动图像
B.图丙的起振的时间t0约为13.3s
C.纵波与横波波长之比为33:15
D.图丙对应的周期为1.0s
三、填空题
15.在火车的车厢里用细线吊着一个小球,由于在铁轨接合处火车通过受到震动使球摆动,如果每根铁轨长12.5 m,细线长0.4 m,则当火车速度达_______m/s时,球摆动的振幅最大。(g=10m/s2,结果保留2位有效数字)
16.(1)蜘蛛虽有8只眼睛,但视力很差,完全靠感觉来捕食和生活,如图所示,它的腿能敏捷地感觉到丝网的振动,当丝网的振动频率为f=200 Hz左右时,网的振幅最大.对于落在网上的昆虫,当其翅膀振动的频率为________Hz左右时,蜘蛛能立即捕捉到它.
(2)如果该丝网共振时的最大振幅为0.5cm,试定性画出其共振曲线。
试卷第1页,共3页
试卷第1页,共3页
参考答案
1.C
【解析】
单摆振动的能量与振幅有关,故当机械能减小时,振幅减小;单摆的频率只与摆长和重力加速度有关,与振幅无关,故频率不变;故选C.
2.D
【详解】
由摆的周期公式T=2π可知,同一地点单摆的周期仅有摆长决定,而共振的条件是周期相等,由图可知,E球将会发生共振,振幅最大,故ABC错误,D正确;
故选D。
3.A
【详解】
A.由共振曲线可以知道,出现振幅最大时,驱动力的频率等于固有频率,所以驱动频率为时,振子处于共振状态,故A项正确.
B.受迫振动的频率由驱动力频率决定,驱动力的频率为时,振子振动的频率也为,故B项错误.
CD.当驱动力频率等于固有频率时,振子的振动幅度最大,故由图看出固有频率为,振子自由振动的频率等于系统本身的固有频率,为,故CD两项错误.
【点睛】
振子做自由振动时,振子振动的频率等于其固有频率;振子做受迫振动时,振子振动的频率等于驱动力的频率.
4.C
【解析】
【详解】
当叶片的形状规则时,电机带动它高速转动时,不会产生振动.由图可知,只有C是不平衡的,电动机带动它高速转动时,才会产生振动故C正确,ABD错误.
5.C
【详解】
单摆做受迫振动,振动频率与驱动力频率相等;当驱动力频率等于固有频率时,发生共振,则固有频率为0.5Hz,周期为2s;由公式T=2π,可得L≈1m,故A错误;单摆的受迫振动频率与固有频率相同时振幅最大,选项B错误;若摆长减小,则固有频率变大,所以共振曲线的峰将向右移动.故C正确;若把该单摆移到月球表面,重力加速度减小,则振动的频率减小,则共振曲线振幅最大值的横坐标将向左移动,故D错误;故选C.
点睛:本题关键明确:受迫振动的频率等于驱动力的频率;当受迫振动中的固有频率等于驱动力频率时,出现共振现象.
6.B
【详解】
固有频率等于驱动力的频率时,振幅最大,固有频率越接近驱动力频率,振幅越大;表格中当驱动力频率为50Hz和60Hz时,振幅最大,说明固有频率在50Hz-60Hz之间;故选B.
点睛:共振不仅在物理学上运用频率非常高,而且,共振现象也可以说是一种宇宙间最普遍和最频繁的自然现象之一,知道共振的发生条件是关键.
7.C
【详解】
A.不管系统的固有频率如何,它做受迫振动的频率总等于周期性驱动力的频率,所以传感器接收到的频率是锤头击打路面的频率,故A错误;
B.系统的固有频率与是否受到外力作用无关,锤头周期性击打水泥路面停止工作后,水泥路面振动的固有频率不变,故B错误;
C.根据共振发生的条件可知当振动锤头的振动频率等于水泥路面的固有频率时,水泥路面发生共振,故C正确;
D.做简谐运动的物体受到的回复力是振动系统内部的相互作用力,水泥路面发生共振时,其受到外力作用,所以此时水泥的内部颗粒所作的运动不是简谐振动,故D错误。
故选C。
8.AC
【解析】
受迫振动的物体的频率和驱动力的频率相同,选项A正确;受迫振动时的频率与固有频率无关,选项B错误;当驱动力的频率与固有频率相等时发生共振,共振时受迫振动的振幅最大,选项C正确;共振现象有的是有害的,有的是有益的,选项D错误;故选AC.
点睛:受迫振动的频率取决于驱动力的频率,与物体的固有频率无关;当驱动力频率等于固有频率时,物体发生共振,共振有的是有利的,有的是有害的,我们要防止有害共振的发生.
9.BC
【详解】
AB.阻尼振动中,单摆的振幅逐渐减小,由于周期与振幅无关,故振动过程中周期不变,A错误,B正确;
C.因AB两时刻的位移相同,故摆球A时刻的势能等于B时刻的势能,C正确;
D.由于振动的能量逐渐减小,故摆球A时刻的动能大于B时刻的动能,D错误。
故选BC。
10.AC
【详解】
图象甲是物体自由振动时的周期,故由图象甲可知,物体的固有频率为T0=4s; 故A正确,B错误;
当物体的驱动力的频率等于物体的固有频率时,物体的振动达到最强,故当T在4s附近时,振幅显著增大,当T比4s小很多或大得很多时,Y很小,故C正确,故错误;
故选AC.
11.ACD
【详解】
AB.弹簧振子做受迫振动,当运动稳定后,弹簧振子的振动周期等于驱动力周期,即为0.5s,A正确,B错误;
CDE.当驱动力的周期与弹簧振子的固有周期接近时振子的振幅增大,故为使弹簧振子的振幅增大为3cm,可让把手C转速减小,增大周期;为使弹簧振子的振幅减小为1cm,可减小周期,CD正确,E错误;
故选ACD。
12.ACD
【详解】
A.简谐运动的回复力方向始终指向平衡位置使振子回到平衡位置的力,是按效果命名的,A正确;
B.振动图像描述的是振动质点在不同时刻的位移,不是其实际的运动轨迹,B错误;
C.物体做受迫振动的频率等于驱动力频率,当系统的固有频率等于驱动力的频率时,系统达到共振,振幅最大,故C正确;
D.两简谐运动频率相同,相位差为:
D正确。
故选ACD。
13.AD
【详解】
扬声器和大海中的军舰的摇晃都属于外力下的振动,是受迫振动,单摆和吉他的振动不属于受迫振动,AD正确BC错误
14.AC
【详解】
A.依题意P波先到达实验室,则沿该波传播方向振动的弹簧振子先开始振动。所以图乙是弹簧振子的振动图像,图丙是单摆的振动图像。故A正确;
B.设两列地震波到达实验室的时间差为,有
解得
因为同时记录下两个装置的振动图像,所以图丙的起振的时间t0约为7.24s。故B错误;
C.两列地震波的频率相同,根据公式有
所以纵波与横波波长之比为
故C正确;
D.依题意,两振动装置记录是同一个震源发出的两列波,所以二者周期相同,有
故D错误。
故选AC。
15.10
【详解】
摆球的周期
当列车在长12.5m的钢轨上运行时当车厢振动的周期与单摆的周期相同时发生共振,此时摆球的振幅最大,所以
16.(1)200 
(2)如图所示
【详解】
(1)当驱动力的频率等于物体的固有频率时物体发生共振,物体的振幅最大,故昆虫翅膀的振动频率应为200Hz左右;
(2)共振曲线如图所示
答案第1页,共2页
答案第1页,共2页