2.6受迫振动 共振基础巩固（word版含答案）
文档属性
| 名称 | 2.6受迫振动 共振基础巩固（word版含答案） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 362.7KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-01-22 07:00:32 | ||
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文档简介
2.6受迫振动 共振基础巩固2021—2022学年高中物理人教版（2019）选择性必修第一册
一、选择题（共15题）
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．在飞机的发展史中有一个阶段，飞机上天后不久，飞机的机翼（翅膀）很快就抖动起来，而且越抖越厉害．后来经过人们的探索，利用在飞机机翼前缘处装置一个配重杆的方法，解决了这一问题．在飞机机翼前装置配重杆的目的主要是（ ）
A．加大飞机的惯性 B．使机体更加平衡
C．使机翼更加牢固 D．改变机翼的固有频率
3．如图所示，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9Hz，乙弹簧振子的固有频率为72Hz，当支架在受到竖直方向且频率为9Hz的驱动力作用做受迫振动时，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18Hz
B．甲的振幅较大，且振动频率为9Hz
C．乙的振幅较大，且振动频率为9Hz
D．乙的振幅较大，且振动频率为72Hz
4．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、、
5．一洗衣机正常工作时非常平稳，当切断电源后，发现洗衣机先是振动越来越强烈，然后振动再逐渐减弱，对这一现象，下列说法正确的是
A．正常工作时，洗衣机波轮的运转频率比洗衣机的固有频率大
B．正常工作时，洗衣机波轮的运转频率比洗衣机的固有频率小
C．正常工作时，洗衣机波轮的运转频率等于洗衣机的固有频率
D．只有当洗衣机振动最剧烈时，洗衣机做受迫振动
6．下列各种振动中，不是受迫振动的是（ ）
A．敲击后的锣面的振动
B．缝纫机针的振动
C．人挑担子时，担子上下振动
D．蜻蜓、蝴蝶翅膀的振动
7．如图所示的装置，弹簧振子的固有频率是。现匀速转动把手，给弹簧振子以周期性的驱动力，测得弹簧振子振动达到稳定时的频率为，则把手转动的频率逐渐缓慢增大时，下列说法中正确的是（ ）
A．弹簧振子的振动越来越剧烈
B．弹簧振子的振动越来越弱
C．弹簧振子的振动先越来越剧烈再越来越弱
D．弹簧振子的振动先越来越弱再越来越剧烈
8．如图所示是某单摆做阻尼振动的振动图线，下列说法正确的是（ ）
A．振动过程中周期变小
B．摆球P时刻的机械能等于N时刻的机械能
C．摆球P时刻的动能大于N时刻的动能
D．小球在P时刻和N时刻，受到绳子拉力的大小相等
9．下列说法不正确的是（ ）
A．弹簧振子做简谐振动时，振动系统的势能与动能之和保持不变
B．在同一地点，当摆长不变时，摆球质量越大，单摆做简谐振动的周期不变
C．系统做稳定的受迫振动时，系统振动的频率等于周期性驱动力的频率
D．已知弹簧振子初始时刻的位置及其振动周期，就可知振子在任意时刻运动速度的方向
10．如图所示是物体受迫振动的共振曲线，该共振曲线表示了物体（ ）
A．在不同时刻的振幅
B．在不同时刻的位移
C．在不同频率的驱动力下的振幅
D．在不同频率的驱动力下的位移
11．如图甲所示为一弹簧振子自由振动时的位移随时间变化的图象，图乙为该弹簧振子在某外力作用下做受迫振动时的位移随时间变化的图象，则下列说法中不正确的是
A．由图甲可知该弹簧振子的固有周期为4 s
B．由图乙可知该弹簧振子的固有周期为8 s
C．由图乙可知外力的周期为8 s
D．如果改变外力的周期，在外力的周期接近4 s时该弹簧振子的振幅较大
12．如图所示，当A振动起来后，通过绷紧水平绳迫使B、C振动起来，经过一段时间，系统稳定后，下列说法正确的是（ ）
A．A、B、C三个单摆的周期均相同 B．只有A、C两个单摆周期相同
C．A、B、C三个单摆的振幅相同 D．B的振幅比C的振幅大
13．如图所示是一个单摆做受迫振动时振幅A与驱动力的频率f关系的共振曲线，下列说法正确的是（ ）
A．该单摆摆长约为6cm
B．发生共振时单摆的周期为1s
C．单摆实际摆动的频率可能大于驱动力的频率
D．若增大摆长，共振曲线的“峰”将向左移动
14．如图所示，在一根张紧的水平绳上挂几个单摆，其中、的摆长相等，当摆振动起来后，其余各摆也振动起来，关于、、、四个单摆的摆动描述正确的是（ ）
A．摆动得振幅最大
B．摆摆动得振幅最大
C．摆摆动得最快
D．摆摆动得最快
15．下列说法正确的是（ ）
A．在同一地点，单摆做简谐振动的周期与其摆长成正比
B．弹簧振子做简谐振动时，振动系统的势能与动能之和逐渐减少
C．弹簧振子做简谐振动时，弹簧的劲度系数越大，单摆做简谐振动的周期越大
D．系统做稳定的受迫振动时，系统振动的频率等于周期性驱动力的频率
二、填空题（共5题）
16．筛选出题干有用的信息再结合本阶段学习的物理知识解决一下问题：把一个筛子用四根弹簧支起来,筛子上安一个电动偏心轮,它每转一周,给筛子一个驱动力,这样就做成了一个共振筛,如图所示．筛子做自由振动时,完成10次全振动用时15s,在某电压下,电动偏心轮转速是36 r/min．已知增大电压可使偏心轮转速提高;增加筛子质量,可以增大筛子的固有周期．
问题1：为了筛子更好的工作我们希望它的振幅增大我们可以利用共振现象．若增大受迫振动的振幅,可采取两种方法使之发生共振请描述共振发生的条件：____________
问题2：那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．减小筛子质量
17．共振
（1）概念：当驱动力的频率等于___________时，物体做受迫振动的振幅___________的现象。
（2）共振的条件：驱动力的频率等于___________。
（3）共振的特征：共振时___________最大。
（4）共振曲线（如图所示）。
18．若列车车厢与其负荷总质量为m=55.0t，车厢弹簧每受1.0t重就被压缩S=0.80mm，我国铁路一般轨长为L=12.6m，列车的危险速率（发生激烈颠簸时的速率）为________．
19．定义
驱动力的频率f_______系统的固有频率f0时，受迫振动的_______最大，这种现象叫做共振。
20．弦乐器小提琴是由两端固定的琴弦产生振动而发音的，如图甲所示．为了研究同一根琴弦振动频率与哪些因素有关，可利用图乙所示的实验装置，一块厚木板上有AB两个楔支撑着琴弦，其中A楔固定，B楔可沿木板移动来改变琴弦振动部分的长度，将琴弦的末端固定在木板O点，另一端通过滑轮接上砝码以提供一定拉力，轻轻拨动琴弦，在AB间产生振动．
（1）先保持拉力为150N不变，改变AB的距离L（即改变琴弦长度），测出不同长度时琴弦振动的频率，记录结果如表1所示．
表1
长度大小L /m
1.00
0.85
0.70
0.55
0.40
振动频率f /Hz
150
176
214
273
375
从表1数据可判断在拉力不变时，琴弦振动的频率f与弦长L的关系为_________．
（2）保持琴弦长度为0.80m不变，改变拉力，测出不同拉力时琴弦振动的频率，记录结果如表2所示．
表2
拉力大小F /N
360
300
240
180
120
振动频率f /Hz
290
265
237
205
168
从表2数据可判断在琴弦长度不变时，琴弦振动的频率f与拉力F的关系为__________．
（3）如果在相同的环境中研究不同种类的小提琴琴弦，除了长度L和拉力F以外，你认为还有哪些因素会影响琴弦振动的频率
试列举可能的两个因素：________________________________________．
三、综合题（共3题）
21．有人在家里靠近电冰箱的地方摆放了一个橱柜，柜内装了一些瓶子和罐子．当电冰箱的压缩机启动时，有一些瓶子和罐子就会发出声音．这些声音的来源是什么？怎样才能消除？
22．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。
23．如图所示，一个竖直圆盘转动时，固定在圆盘上的小圆柱带动一个T形支架在竖直方向振动，T形支架的下面系着一个弹簧和小球组成的振动系统，小球浸没在水中．当圆盘静止时，让小球在水中振动，球将做阻尼振动．现使圆盘以不同的频率振动，测得共振曲线如右图．（为方便计算 ， ）
（1）当圆盘以0.4s的周期匀速转动，经过一段时间后，小球振动达到稳定，它振动的频率是多少？
（2）若一个单摆的摆动周期与球做阻尼振动的周期相同，该单摆的摆长为多少？（结果保留三位有效数字）
参考答案
1．A
2．D
3．B
4．A
5．A
6．A
7．C
8．C
9．D
10．C
11．B
12．A
13．D
14．B
15．D
16．驱动力频率等于筛子的固有频率 AC
17．固有频率 最大 固有频率 振幅
18．108km/h
19．等于 振幅
20．（1）频率f与弦长L成反比
（2）频率f与拉力F的平方根成正比
（3）在上述相同的环境中，影响弦振动频率还可能与弦本身的结构有关，如弦的半径（即直径、粗细等）或弦的材料（即密度、单位长度的质量等）．
21．电冰箱压缩机启动电动机工作发生振动，电动机的振动带动周围空气发生振动，振动的空气使瓶子、罐子发出声音；给瓶子、罐子盖上盖子或瓶子罐子内装入物体，瓶子、罐子就不会发出声音。
22．
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。
23．（1）2.5Hz；（2）2.78m
一、选择题（共15题）
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．在飞机的发展史中有一个阶段，飞机上天后不久，飞机的机翼（翅膀）很快就抖动起来，而且越抖越厉害．后来经过人们的探索，利用在飞机机翼前缘处装置一个配重杆的方法，解决了这一问题．在飞机机翼前装置配重杆的目的主要是（ ）
A．加大飞机的惯性 B．使机体更加平衡
C．使机翼更加牢固 D．改变机翼的固有频率
3．如图所示，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9Hz，乙弹簧振子的固有频率为72Hz，当支架在受到竖直方向且频率为9Hz的驱动力作用做受迫振动时，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18Hz
B．甲的振幅较大，且振动频率为9Hz
C．乙的振幅较大，且振动频率为9Hz
D．乙的振幅较大，且振动频率为72Hz
4．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、、
5．一洗衣机正常工作时非常平稳，当切断电源后，发现洗衣机先是振动越来越强烈，然后振动再逐渐减弱，对这一现象，下列说法正确的是
A．正常工作时，洗衣机波轮的运转频率比洗衣机的固有频率大
B．正常工作时，洗衣机波轮的运转频率比洗衣机的固有频率小
C．正常工作时，洗衣机波轮的运转频率等于洗衣机的固有频率
D．只有当洗衣机振动最剧烈时，洗衣机做受迫振动
6．下列各种振动中，不是受迫振动的是（ ）
A．敲击后的锣面的振动
B．缝纫机针的振动
C．人挑担子时，担子上下振动
D．蜻蜓、蝴蝶翅膀的振动
7．如图所示的装置，弹簧振子的固有频率是。现匀速转动把手，给弹簧振子以周期性的驱动力，测得弹簧振子振动达到稳定时的频率为，则把手转动的频率逐渐缓慢增大时，下列说法中正确的是（ ）
A．弹簧振子的振动越来越剧烈
B．弹簧振子的振动越来越弱
C．弹簧振子的振动先越来越剧烈再越来越弱
D．弹簧振子的振动先越来越弱再越来越剧烈
8．如图所示是某单摆做阻尼振动的振动图线，下列说法正确的是（ ）
A．振动过程中周期变小
B．摆球P时刻的机械能等于N时刻的机械能
C．摆球P时刻的动能大于N时刻的动能
D．小球在P时刻和N时刻，受到绳子拉力的大小相等
9．下列说法不正确的是（ ）
A．弹簧振子做简谐振动时，振动系统的势能与动能之和保持不变
B．在同一地点，当摆长不变时，摆球质量越大，单摆做简谐振动的周期不变
C．系统做稳定的受迫振动时，系统振动的频率等于周期性驱动力的频率
D．已知弹簧振子初始时刻的位置及其振动周期，就可知振子在任意时刻运动速度的方向
10．如图所示是物体受迫振动的共振曲线，该共振曲线表示了物体（ ）
A．在不同时刻的振幅
B．在不同时刻的位移
C．在不同频率的驱动力下的振幅
D．在不同频率的驱动力下的位移
11．如图甲所示为一弹簧振子自由振动时的位移随时间变化的图象，图乙为该弹簧振子在某外力作用下做受迫振动时的位移随时间变化的图象，则下列说法中不正确的是
A．由图甲可知该弹簧振子的固有周期为4 s
B．由图乙可知该弹簧振子的固有周期为8 s
C．由图乙可知外力的周期为8 s
D．如果改变外力的周期，在外力的周期接近4 s时该弹簧振子的振幅较大
12．如图所示，当A振动起来后，通过绷紧水平绳迫使B、C振动起来，经过一段时间，系统稳定后，下列说法正确的是（ ）
A．A、B、C三个单摆的周期均相同 B．只有A、C两个单摆周期相同
C．A、B、C三个单摆的振幅相同 D．B的振幅比C的振幅大
13．如图所示是一个单摆做受迫振动时振幅A与驱动力的频率f关系的共振曲线，下列说法正确的是（ ）
A．该单摆摆长约为6cm
B．发生共振时单摆的周期为1s
C．单摆实际摆动的频率可能大于驱动力的频率
D．若增大摆长，共振曲线的“峰”将向左移动
14．如图所示，在一根张紧的水平绳上挂几个单摆，其中、的摆长相等，当摆振动起来后，其余各摆也振动起来，关于、、、四个单摆的摆动描述正确的是（ ）
A．摆动得振幅最大
B．摆摆动得振幅最大
C．摆摆动得最快
D．摆摆动得最快
15．下列说法正确的是（ ）
A．在同一地点，单摆做简谐振动的周期与其摆长成正比
B．弹簧振子做简谐振动时，振动系统的势能与动能之和逐渐减少
C．弹簧振子做简谐振动时，弹簧的劲度系数越大，单摆做简谐振动的周期越大
D．系统做稳定的受迫振动时，系统振动的频率等于周期性驱动力的频率
二、填空题（共5题）
16．筛选出题干有用的信息再结合本阶段学习的物理知识解决一下问题：把一个筛子用四根弹簧支起来,筛子上安一个电动偏心轮,它每转一周,给筛子一个驱动力,这样就做成了一个共振筛,如图所示．筛子做自由振动时,完成10次全振动用时15s,在某电压下,电动偏心轮转速是36 r/min．已知增大电压可使偏心轮转速提高;增加筛子质量,可以增大筛子的固有周期．
问题1：为了筛子更好的工作我们希望它的振幅增大我们可以利用共振现象．若增大受迫振动的振幅,可采取两种方法使之发生共振请描述共振发生的条件：____________
问题2：那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．减小筛子质量
17．共振
（1）概念：当驱动力的频率等于___________时，物体做受迫振动的振幅___________的现象。
（2）共振的条件：驱动力的频率等于___________。
（3）共振的特征：共振时___________最大。
（4）共振曲线（如图所示）。
18．若列车车厢与其负荷总质量为m=55.0t，车厢弹簧每受1.0t重就被压缩S=0.80mm，我国铁路一般轨长为L=12.6m，列车的危险速率（发生激烈颠簸时的速率）为________．
19．定义
驱动力的频率f_______系统的固有频率f0时，受迫振动的_______最大，这种现象叫做共振。
20．弦乐器小提琴是由两端固定的琴弦产生振动而发音的，如图甲所示．为了研究同一根琴弦振动频率与哪些因素有关，可利用图乙所示的实验装置，一块厚木板上有AB两个楔支撑着琴弦，其中A楔固定，B楔可沿木板移动来改变琴弦振动部分的长度，将琴弦的末端固定在木板O点，另一端通过滑轮接上砝码以提供一定拉力，轻轻拨动琴弦，在AB间产生振动．
（1）先保持拉力为150N不变，改变AB的距离L（即改变琴弦长度），测出不同长度时琴弦振动的频率，记录结果如表1所示．
表1
长度大小L /m
1.00
0.85
0.70
0.55
0.40
振动频率f /Hz
150
176
214
273
375
从表1数据可判断在拉力不变时，琴弦振动的频率f与弦长L的关系为_________．
（2）保持琴弦长度为0.80m不变，改变拉力，测出不同拉力时琴弦振动的频率，记录结果如表2所示．
表2
拉力大小F /N
360
300
240
180
120
振动频率f /Hz
290
265
237
205
168
从表2数据可判断在琴弦长度不变时，琴弦振动的频率f与拉力F的关系为__________．
（3）如果在相同的环境中研究不同种类的小提琴琴弦，除了长度L和拉力F以外，你认为还有哪些因素会影响琴弦振动的频率
试列举可能的两个因素：________________________________________．
三、综合题（共3题）
21．有人在家里靠近电冰箱的地方摆放了一个橱柜，柜内装了一些瓶子和罐子．当电冰箱的压缩机启动时，有一些瓶子和罐子就会发出声音．这些声音的来源是什么？怎样才能消除？
22．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。
23．如图所示，一个竖直圆盘转动时，固定在圆盘上的小圆柱带动一个T形支架在竖直方向振动，T形支架的下面系着一个弹簧和小球组成的振动系统，小球浸没在水中．当圆盘静止时，让小球在水中振动，球将做阻尼振动．现使圆盘以不同的频率振动，测得共振曲线如右图．（为方便计算 ， ）
（1）当圆盘以0.4s的周期匀速转动，经过一段时间后，小球振动达到稳定，它振动的频率是多少？
（2）若一个单摆的摆动周期与球做阻尼振动的周期相同，该单摆的摆长为多少？（结果保留三位有效数字）
参考答案
1．A
2．D
3．B
4．A
5．A
6．A
7．C
8．C
9．D
10．C
11．B
12．A
13．D
14．B
15．D
16．驱动力频率等于筛子的固有频率 AC
17．固有频率 最大 固有频率 振幅
18．108km/h
19．等于 振幅
20．（1）频率f与弦长L成反比
（2）频率f与拉力F的平方根成正比
（3）在上述相同的环境中，影响弦振动频率还可能与弦本身的结构有关，如弦的半径（即直径、粗细等）或弦的材料（即密度、单位长度的质量等）．
21．电冰箱压缩机启动电动机工作发生振动，电动机的振动带动周围空气发生振动，振动的空气使瓶子、罐子发出声音；给瓶子、罐子盖上盖子或瓶子罐子内装入物体，瓶子、罐子就不会发出声音。
22．
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。
23．（1）2.5Hz；（2）2.78m