2024鲁科版高中物理选择性必修第一册同步练习--第5节　生活中的振动

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2024鲁科版高中物理选择性必修第一册同步
第2章　机械振动
第5节　生活中的振动
基础过关练
题组一　对阻尼振动的理解
1.若空气阻力不可忽略,单摆在偏角很小的摆动中,总是减小的物理量为 (　　)
A.振幅　　　B.位移　　　
C.周期　　　D.机械能
2.如图所示是一个弹簧振子做阻尼振动的振动图像,曲线上A、B两点的连线与横轴平行,下列说法正确的是 (　　)
A.振子在A时刻的动能等于B时刻的动能
B.振子在A时刻的势能等于B时刻的势能
C.振子在A时刻的机械能等于B时刻的机械能
D.振子在A时刻的机械能大于B时刻的机械能
题组二　受迫振动
3.下列说法中正确的是 (　　)
A.有阻力的振动称为受迫振动
B.物体振动时受到外力作用,它的振动就是受迫振动
C.物体在周期性外力作用下的振动称为受迫振动
D.物体在周期性外力作用下振动,它的振动频率最终等于驱动力频率
4.(2023江苏南京期中)如图所示,在一根张紧的绳子上悬挂几个摆球,可以用一个单摆(称为“驱动摆”)驱动另外几个单摆。下列说法中正确的是 (　　)
A.驱动摆只把振动形式传播给其他单摆,不传递能量
B.如果驱动摆的摆长为l,则其他单摆的振动周期都等于2π
C.某个单摆摆动过程中多次通过同一位置时,速度和加速度都相同
D.如果某个单摆的摆长等于驱动摆的摆长,则这个单摆的频率最大
题组三　对共振现象的理解
5.(2023湖北春晖学校月考)为了交通安全,常在公路上设置如图所示的减速带,减速带使路面稍微拱起以达到使车辆减速的目的。一排等间距设置的减速带,可有效降低车速。如果某段路面上设有一排减速带,相邻的减速带的间距为1.5 m,一辆固有频率为2 Hz的汽车匀速驶过这排减速带,下列说法正确的是 (　　)
A.当汽车以5 m/s的速度行驶时,其振动频率为2 Hz
B.当汽车以3 m/s的速度行驶时颠簸得最厉害
C.当汽车以3 m/s的速度行驶时最不颠簸
D.汽车速度越大,颠簸得就越厉害
6.(2023山东烟台期中)如图甲所示,把一个筛子用四根弹簧支撑起来,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,该共振筛的共振曲线如图乙所示。已知增大电压,可使偏心轮转速提高;增加筛子质量,可增大筛子的固有周期。现在,在某电压下偏心轮的转速为36 r/min。要增大筛子的振幅,下列措施可行的是(　　)
　
A.升高电压　　　B.降低电压
C.增加筛子质量　　　D.减小筛子质量
7.单摆M、N、O、P自由振动时,振动图像分别如图2中甲、乙、丙、丁所示。现将单摆M、N、O、P悬挂在如图1所示支架的细线上,并保持各自的摆长不变,使其中一个单摆振动,经过足够长的时间,其他三个都可能振动起来。不计空气阻力,下列判断正确的是 (　　)
图1
图2
A.若使M振动起来,P不会振动
B.若使M振动起来,稳定时N振动的周期仍小于2 s
C.若使P振动起来,稳定时M比N的振幅大
D.若使O振动起来,稳定时M的振动周期等于3 s
8.(2022陕西咸阳普集高中月考)如图甲所示,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,测得共振曲线如图乙所示。(g=9.86 m/s2,π=3.14)
甲
乙
(1)当圆盘以0.4 s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,该单摆的摆长约为多少(结果保留三位有效数字)
答案与分层梯度式解析
第2章　机械振动
第5节　生活中的振动
基础过关练
1.AD 2.BD 3.CD 4.B 5.B 6.AC 7.CD
1.AD　有空气阻力时,单摆的振动为阻尼振动,机械能不断减小,振幅也不断减小;摆球在平衡位置时,位移为零,之后位移增大,直至动能为零时位移达到最大,然后位移又减小到零,所以位移不是一直减小;根据单摆周期公式T=2π,l、g不变,则T不变,故选A、D。
2.BD　由于弹簧振子做阻尼振动,所以A时刻的机械能大于B时刻的机械能,C项错误,D项正确;由于振子的势能与振子的位移有关,故B项正确;振子在A时刻的动能大于B时刻的动能,A项错误。
易错警示　(1)阻尼振动的振幅不断减小,机械能不断减少,减少的机械能转化为其他形式的能;
(2)阻尼振动的频率不变,其频率为固有频率,由系统本身决定。
3.CD　物体在周期性外力作用下的振动称为受迫振动,选项C对,B错;这个周期性的外力应当能给振动物体补充能量,而阻力不行,选项A错;受迫振动的频率最终等于驱动力频率,选项D对。
4.B　驱动摆不仅把振动形式传播给其他单摆,同时也把能量传递给其他单摆,故A错误;如果驱动摆的摆长为l,根据单摆的周期公式有T=2π,而其他单摆都做受迫振动,故振动周期都等于驱动摆的周期2π,振动频率也都等于驱动摆的频率,故B正确,D错误;某个单摆摆动过程中多次通过同一位置时,速度大小相等但方向可能不同,根据F=-kx,可得加速度a=,所以加速度一定相同,故C错误。故选B。
5.B　当汽车以5 m/s的速度行驶时,驱动力的周期为T= s=0.3 s,频率f= Hz,A错误;当汽车以3 m/s的速度行驶时,汽车的受迫振动频率为f= Hz=2 Hz,和固有频率相等,发生共振,所以颠簸得最厉害,B正确,C错误;当驱动力的频率越接近固有频率时,汽车越颠簸,而非汽车的速度越大越颠簸,故D错误。
6.AC　根据受迫振动的特点可知,共振筛的振动频率等于偏心轮的转动频率,所以当偏心轮的转速为36 r/min时,共振筛的振动频率为f1= Hz=0.6 Hz,根据共振曲线可知,开始时偏心轮的转动频率小于筛子的固有频率,所以增大电压,偏心轮的转动频率将增大,当频率增大到0.8 Hz时筛子的振幅最大,A正确、B错误;根据共振曲线可知,开始时偏心轮的转动频率小于筛子的固有频率,增大筛子质量后,筛子的固有频率将减小,筛子的振幅会增大,当筛子的固有频率减小到0.6 Hz时筛子的振幅最大,C正确、D错误。故选A、C。
7.CD　若使M振动起来,其他单摆也会振动,做受迫振动,故A项错误;受迫振动的周期等于驱动力的周期,稳定时,N的振动周期为2 s,故B项错误;若使P振动起来,由于M的固有周期与驱动力的周期相同,M发生共振,稳定时M比N的振幅大,故C项正确;O自由振动时,周期为3 s,若使O振动起来,M做受迫振动,则振动周期也为3 s,故D项正确。
8.答案　(1)2.5 Hz　(2)2.78 m
解析　(1)小球振动达到稳定时周期为0.4 s,频率为2.5 Hz。
(2)由题图乙可以看出单摆的固有频率为0.3 Hz,周期为 s,由单摆的周期公式T=2π,解得l= m≈2.78 m。
方法技巧　受迫振动的分析
(1)在分析受迫振动时,首先要弄清驱动力的来源。
(2)受迫振动的频率等于驱动力的频率,与物体的固有频率无关,因而首先应确定驱动力的频率。
(3)当驱动力的频率等于物体的固有频率时,发生共振,此时振幅最大。
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