2.6受迫振动共振 同步练习(Word版含解析)

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名称 2.6受迫振动共振 同步练习(Word版含解析)
格式 docx
文件大小 1.0MB
资源类型 教案
版本资源 人教版(2019)
科目 物理
更新时间 2022-04-18 21:28:00

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文档简介

人教版(2019)选择性必修一 2.6 受迫振动 共振 同步练习
一、单选题
1.松子以其独特的香味、丰富的植物脂肪含量,成为了坚果界的宠儿。在我国东北地区,为了提高采摘效率,工程技术人员发明了振动器,将振动器固定在树干上,如图所示,机车带动振动器振动,使松果落下。则(  )
A.针对不同树干,落果效果最好时的振动频率相同
B.随着振动器频率的增加,树干振动的幅度一定增大
C.振动器正常工作时,不同树干的振动频率始终与振动器的振动频率相同
D.振动器对不同树干作用结束后,树干的自由振动频率相同
2.如图所示是用来测量各种发动机转速的转速计原理图。在同一铁支架MN上焊有固有频率依次为100Hz、90Hz、80Hz、70Hz的四个钢片a、b、c、d,将M端与正在转动的电动机接触,发现b钢片振幅很大,其余钢片振幅很小。则(  )
A.钢片a的振动频率约为100Hz
B.钢片b的振动频率约为90Hz
C.钢片c的振动频率约为80Hz
D.电动机的转速约为90r/min
3.关于固有频率,下列说法正确的是(  )
A.振幅越大,固有频率越小 B.所有物体的固有频率都相同
C.物体不振动时固有频率为0 D.固有频率是由振动系统本身决定的
4.下列说法正确的是(  )
A.火车过桥时限制速度是为了防止火车发生共振
B.同一单摆,在月球表面做简谐振动的周期等于在地球表面做简谐振动的周期
C.一弹簧振子的位移y随时间t变化的关系式为y=0.1sin2.5πt(单位都是国际单位制),在t=0.2s时,振子的运动速度为最大
D.做简谐振动的物体,经过同一位置时,速度可能不同
5.如图所示的装置,在曲轴上悬挂一个弹簧振子,若不转动把手,让其自由振动,周期为。现使把手以周期匀速转动(),当其运行到稳定后,则(  )
A.弹簧振子的振动周期为
B.弹簧振子的振动周期为
C.要使弹簧振子的振幅增大,可让把手的转速减小
D.要使弹簧振子的振幅增大,可让把手的转速增大
6.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
7.在喜剧电影《功夫》中,包租婆的“狮子吼”可以将酒杯震碎。若我们用手指轻弹同样的酒杯,听到清脆的声音,并测得该声音的频率为500,已知空气中的声速为340,则包租婆的“狮子吼”声波的波长约为(  )
A.0.68m B.1.32m C.1.47m D.2.94m
8.人体内部器官的固有频率为4~12Hz。1986年,法国次声波实验室次声波泄漏,造成30多名农民在田间突然死亡。出现这一现象的主要原因是(  )
A.次声波传播的速度快
B.次声波频率和人体内部器官固有频率相同,由于共振造成器官受损而死亡
C.人们感觉不到次声波,次声波可不知不觉地杀死人
D.次声波穿透能力强,穿过人体时造成伤害
9.把调准的摆钟由北京移到赤道,这钟的变化及调整正确的是(  )
A.变慢了,要使它变准应该增加摆长
B.变慢了,要使它变准应该减短摆长
C.变快了,要使它变准应该增加摆长
D.变快了,要使它变准应该减短摆长
10.超声波洁牙机利用超声波激励工作头产生高频振动,使牙结石因振动而松脱。则(  )
A.工作头的振动频率小于超声波的频率
B.工作头的振动频率与牙结石固有频率接近时,牙结石更容易脱落
C.工作头的振动频率越大,洁牙效果越好
D.工作头停止振动,牙结石的固有频率逐渐减小
11.汽车的车身装在弹簧上,弹簧的主要作用是承载车身重量及缓冲行驶中的震动。每一辆车都有一个固有频率,某一辆车行驶经过一段起伏不平的山路,该路面凹下之处大约均匀间隔,当车辆以低速行驶时,车辆颠簸得最厉害,这辆车的车身一弹簧系统固有频率约为(  )
A. B. C. D.
12.一个单摆做受迫振动,其共振曲线(振幅A与驱动力的频率f的关系)如图所示,则(  )
A.此单摆的固有周期约为0.5s
B.此单摆的摆长约为2m
C.若摆长增大,单摆的固有频率增大
D.若将此单摆由山脚移至山顶,共振曲线的峰将略微向左移动
二、填空题
13.在接近收费口的道路上安装了若干条突起于路面且与行驶方向垂直的减速带,相邻减速带间距为10m,当车辆经过减速带时会产生振动.若某汽车的固有频率为1.25Hz,则当该车以_________m/s的速度行驶在此减速区时颠簸得最厉害,我们把这种现象称为_________.
14.(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。
15.简谐运动特征:
运动特征:往复运动、周期性
受力特征:回复力________.
描述简谐运动的物理量:
位移:________.
振幅:偏离平衡位置的位移大小的最大值
周期:一个________所用的时间.
频率:单位时间内________的次数.
初相:用角度描述的振子初始位置.
简谐运动的图象:
正弦曲线:纵坐标表示位移,横坐标表示时间.
物理意义:描述振子的位移随时间变化的规律.
从图象可获得的信息:________、________、位移等.
简谐运动的两个模型:
弹簧振子:回复力来源——弹簧的________.
单摆:回复力来源:重力的切向分力.
做简谐运动的条件:摆角很小.
周期公式:________.
简谐运动的能量:振幅决定振动的能量.动能和势能相互转化,机械能________.
阻尼振动:
特征:振幅________.
能量转化:机械能转化为________.
受迫振动:
定义:在________驱动力作用下的振动.
频率:振动频率________驱动力的频率.
共振:时振幅________.
实验:用单摆测定重力加速度________.
16.判断下列说法的正误。
(1)受迫振动的频率与振动系统的固有频率无关。( )
(2)驱动力频率越大,振幅越大。( )
(3)共振只有害处没有好处。( )
(4)做受迫振动的物体一定会发生共振。( )
(5)阻尼振动的频率随振幅的减小而不断减小。( )
17.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)
三、解答题
18.秒摆摆球质量为0.2 kg,它振动到最大位移时距最低点的高度为0.4 cm,当它完成10次全振动回到最大位移处时,因有阻尼作用,距最低点的高度变为0.3 cm。如果每振动10次补充一次能量,使摆球回到原高度,那么1 min内总共应补给多少能量?(g取9.8 m/s2)
19.在生活中,哪些地方需要利用共振?哪些地方需要防止共振?
20.汽车的车身是装在弹簧上的,如果这个系统的固有周期是1.5 s,汽车在一条起伏不平的路上行驶,路上各凸起处大约都相隔8 m,汽车以多大速度行驶时,车身上下颠簸得最剧烈?
21.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)
22.表记录了某物体受迫振动的振幅随驱动力频率变化的关系,你认为物体的固有频率接近哪个值?为什么?如图表
驱动力频率/Hz 30 40 50 60 70 80
受迫振动的振幅/cm 10.2 16.8 27.2 28.1 16.5 8.3
试卷第1页,共3页
试卷第1页,共3页
参考答案:
1.C
【详解】
A.不同的树干,固有频率可能不同,根据共振的产生条件,针对不同树干,落果效果最好时的振动频率可能不相同,故A错误;
B.只有振动器的频率与树干的固有频率相同时,树干振动的幅度最大,所以随着振动器频率的增加,树干振动的幅度不一定增大,故B错误;
C.树干在振动器的振动下,做受迫振动,所以振动器正常工作时,不同树干的振动频率始终与振动器的振动频率相同,故C正确;
D.振动器对不同树干作用结束后,树干振动频率为其固有频率,所以树干的自由振动频率不一定相同,故D错误。
故选C。
2.B
【详解】
ABC.b钢片共振,故电动机频率等于其固有频率90Hz,故B正确AC错误;
D.电动机的转速和频率相同为,故D错误。
故选B。
3.D
【详解】
系统不受外力作用时振动的频率称为固有频率,固有频率由系统本身的性质(如质量、形状、材质等)决定,与系统的振幅以及系统是否振动无关,并且所有物体的固有频率不可能都相同,故ABC错误,D正确。
故选D。
4.D
【详解】
A.火车过桥时限制速度是为了防止桥梁与火车发生共振,破坏桥梁结构,A错误;
B.根据可知,月球表面与重力加速与在地球表面重力加速不相等;同一单摆,在月球表面做简谐振动的周期不等于在地球表面做简谐振动的周期,B错误;
C.在t=0.2s时,弹簧振子的位移y随时间t变化的关系式为
振子的运动位移最大,速度为0,C错误;
D.做简谐振动的物体,经过同一位置时,速度大小相等,方向可以不同,D正确.
故选D。
5.D
【详解】
AB.受迫振动的频率与驱动力的周期相同,所以弹簧振子的振动周期为,则AB错误;
CD.发生共振时,物体振动的振幅最大,共振的条件是驱动力的频率等于物体的固有频率,根据
所以要使弹簧振子的振幅增大,可让把手的转速增大,则C错误;D正确;
故选D。
6.C
【详解】
当驱动力的频率等于弹簧振子的故有频率时,振幅最大,所以当把手转动的频率逐渐缓慢增大时,当频率达到4Hz时,振幅最大,大于4Hz后再增大,振幅又减小,即弹簧振子的振动先越来越剧烈再越来越弱。
故选C。
7.A
【详解】
发生共振的条件是驱动力的频率等于物体的固有频率,而酒杯的固有频率为500;可知“狮子吼”的频率接近500,所以“狮子吼”的波长
故选A。
8.B
【详解】
A.次声波的传播速度与可闻声波的传播速度在同种介质中相同,A错误;
B.次声波和人体器官的固有频率相近,会引起器官共振,即次声波将能量传递给人的器官,引起器官的振动,造成人死亡,B正确;
C.次声波和人体器官固有频率相近,会引起器官共振,说明次声波将能量传递给人的器官,引起器官的振动而死,C错误;
D.相对超声波而言,次声波定向性差、穿透能力较弱,D错误。
故选B。
9.B
【详解】
由北京移到赤道g变小,由单摆的周期公式
可知,T变大,即摆钟变慢了,要使它准确应减短摆长,所以B正确;ACD错误;
故选B。
10.B
【详解】
ABC.超声波洁牙机利用超声波激励工作头产生高频振动,工作头的振动频率和超声波的频率相等,当工作头的振动频率与牙结石固有频率接近时,发生共振,牙结石更容易脱落,AC错误B正确。
D.工作头停止振动,牙结石的固有频率不变,D错误。
故选B。
11.A
【详解】
车辆颠簸得最厉害,既发生共振,则汽车的固有周期为
固有频率
故A正确,BCD错误。
故选A。
12.D
【详解】
A.当驱动力的频率接近固有频率时,振动的幅度最大,此时达到共振,由图象可知固有频率为0.5Hz,故有周期为2s,A错误;
B.根据
将单摆的振动周期为2s代入,可得摆长
B错误;
C.若摆长增大,单摆的固有周期增大,固有频率减小,C错误;
D.由于山顶处重力加速度减小, 若将此单摆由山脚移至山顶,单摆的振动周期变大,振动频率减小,共振曲线的峰将略微向左移动,D正确。
故选D。
13.12.5;共振
【详解】
可知,汽车的固有周期为,则汽车的速度,即当速度为12.5m/s时,汽车达到共振颠簸的最厉害;
14.(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
15. 全振动 全振动 振幅 周期 弹力 守恒 递减 内能及其他形式的能 周期性 等于 最大
本题为基本知识训练题,熟记给知识点结论即可作答.
【详解】

16. 正确 错误 错误 错误 错误
【详解】

17.10
【详解】
[1]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
18.5.88×10-3 J
【详解】
解:每振动10次要补充的能量为
E=mgΔh=0.2×9.8×(0.4-0.3)×10-2J=1.96×10-3 J
秒摆的周期为2 s,1 min内完成全振动的次数为30次,则1 min内总共应补给的能量为
E=3ΔE=5.88×10-3 J
19.见详解
【详解】
当物体受到周期性驱动力作用时,如果驱动力的频率等于物体的固有频率,此时物体发生共振现象,振幅最大,能量最大。生活中应用共振的是:1、秋千越荡越高, 2、喇叭常放在音箱内;生活中防止共振的是:1、 火车过桥时减速, 2建厂房时要考虑厂房的固有频率与机器的固有频率的差别。
20.5.33m/s
【详解】
汽车做受迫振动,经过相邻的凸起所用的时间为受迫振动的周期,根据共振的条件
T固=T驱=1.5 s
时振动最剧烈,所以汽车速度为
21.(1)2.5Hz;(2)2.78m
【详解】
(1)小球振动达到稳定时周期为0.4s,频率为2.5Hz
(2)由图象可以看出单摆的固有频率为0.3Hz,期周期为 ,
由单摆的周期公式
解得
22.接近60Hz
【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60Hz时,振幅最大,说明固有频率接近60Hz;
答案第1页,共2页
答案第1页,共2页