高中物理 粤教版选修3-4 课后作业1.5　受迫振动　共振 Word版含解析

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1．如图所示的演示装置，一根张紧的水平绳上挂着五个单摆，其中A、E摆长相同，先使A摆动，其余各摆也摆动起来，可以发现振动稳定后(　　)
A．各摆的固有周期均相同
B．各摆振动的周期均与A摆相同
C．C摆振幅最大
D．B摆振动周期最小
【解析】　单摆的固有周期由摆长决定，故除A、E固有周期相同外，其他摆的固有周期都不相同，A错，A摆动后，通过水平绳对周围的B、C、D、E四个单摆提供周期性的驱动力，四摆都在同一驱动力作用下运动，故它们的振动周期均与A摆的固有周期相同，B对、D错．其中E摆发生共振现象，振幅最大，C错．
【答案】　B
2．(多选)下列关于共振和防止共振的说法，正确的是(　　)
A．共振现象总是有害的，所以要避免共振现象发生
B．队伍过桥要慢行是为了不产生周期性的驱动力，从而避免产生共振
C．火车过桥慢行是为了使驱动力的频率远小于桥的固有频率，从而避免产生共振
D．利用共振时，应使驱动力的频率接近或等于振动物体的固有频率，防止共振危害时，应使驱动力的频率远离振动物体的固有频率
【解析】　共振现象有利也有弊，A项错误；过桥慢行是为了使驱动力的频率与桥的固有频率相差很多，从而避免桥产生共振现象，B项错误，C项正确；当固有频率与驱动力的频率相同时，物体产生共振现象，D项正确．
【答案】　CD
3．A、B两个弹簧振子，A的固有频率为f，B的固有频率为4f，若它们均在频率为3f的驱动力作用下做受迫振动，则(　　)
A．振子A的振幅较大，振动频率为f
B．振子B的振幅较大，振动频率为3f
C．振子A的振幅较大，振动频率为3f
D．振子B的振幅较大，振动频率为4f
【解析】　受迫振动的频率等于驱动力的频率，即为3f.当驱动力的频率越接近固有频率，振动的振幅越大，所以B正确．
【答案】　B
4．(多选)一单摆在空气中振动，振幅逐渐减小，下列说法正确的是(　　)
A．机械能逐渐转化为其他形式的能
B．后一时刻的动能一定小于前一时刻的动能
C．后一时刻的势能一定小于前一时刻的势能
D．后一时刻的机械能一定小于前一时刻的机械能
【解析】　单摆振动过程中，因不断克服空气阻力做功使机械能逐渐转化为内能，A和D对；虽然单摆总的机械能在逐渐减小，但在振动过程中动能和势能仍不断地相互转化，动能转化为势能时，动能逐渐减小，势能逐渐增大，而势能转化为动能时，势能逐渐减小，动能逐渐增大，所以不能断言后一时刻的动能(或势能)一定小于前一时刻的动能(或势能)，故B、C不对．
【答案】　AD
5．给出下列四种振动：
A．阻尼振动　 B．无阻尼振动
C．受迫振动 D．共振
荡秋千时，秋千的振动属于________；受迫振动中，驱动力的频率等于固有频率时发生的现象称为________；音叉在长时间内的振动应看作是________；忽略阻力时，浮在水面上的木头上下振动属于________．(填序号)
【解析】　荡秋千时，有周期性的外力作用在秋千上，所以秋千的振动属于受迫振动；驱动力的频率等于固有频率时，做受迫振动的物体振幅最大的现象叫共振现象；振动的音叉由于受到空气阻尼作用，其振幅会逐渐减小，这种振动应看作阻尼振动；忽略阻力时，浮在水面上的木头振幅将保持不变，所以属于无阻尼振动．
【答案】　C D A B
6．(多选)铺设铁轨时，每两根钢轨接缝处都必须留有一定的间隙，匀速运行的列车经过轨端接缝处时，车轮就会受到一次冲击．由于每一根钢轨长度相等，所以这个冲击力是周期性的，列车受到周期性的冲击做受迫振动．普通钢轨长为12.6 m，列车固有振动周期为0.315 s．下列说法正确的是(　　)
A．列车的危险速率为40 m/s
B．列车过桥需要减速，是为了防止列车发生共振现象
C．列车运行的振动频率和列车的固有频率总是相等的
D．增加钢轨的长度有利于列车高速运行
【解析】　列车在钢轨上运动时，受钢轨对它的冲击力作用做受迫振动，当列车固有频率等于钢轨对它的冲击力的频率时，列车的振幅最大，因v＝＝40 m/s，故A正确；列车过桥做减速运动，是为了使驱动力频率远小于桥梁固有频率，防止桥梁发生共振，而不是列车发生共振，B、C错误，增加钢轨的长度有利于列车高速运行，D对．
【答案】　AD
7．(多选)图表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f2时，振子处于共振状态
B．驱动力频率为f3时，振子振动频率为f3
C．假如让振子自由振动，它的频率为f2
D．振子做自由振动时，频率可以为f1、f2、f3
【解析】　理解共振曲线是关键，驱动力频率为f2时弹簧振子的振幅最大，f2也就等于弹簧振子的固有频率，故振子自由振动时，它的频率为固有频率f2，当驱动力频率为f1、f3时，弹簧振子只做受迫振动，其频率与振子固有频率无关．
【答案】　ABC
[能力提升练]
8．(多选)一砝码和一轻弹簧构成弹簧振子，图甲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，曲杆给弹簧振子以驱动力，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，振动图线如图乙所示．当把手以某一速度匀速转动，受迫振动达到稳定时，砝码的振动图线如图丙所示．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＝4 s
B．由图线可知T0＝8 s
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
【解析】　图乙是弹簧振子未加驱动力时的周期，故由题图乙图线读出的周期为其振动的固有周期，即T0＝4 s．图丙是弹簧振子在驱动力作用下的振动图线，做受迫振动的物体，其振动的周期等于驱动力的周期，T＝8 s．当受迫振动的周期与驱动力的周期相同时，其振幅最大；当周期差别越大，其振动振幅越小．由以上分析可知，正确选项为A、C.
【答案】　AC
9．某同学看到一只鸟落在树枝上的P处(如图所示)，树枝在10 s内上下振动了6次．鸟飞走后，他把50 g的砝码挂在P处，发现树枝在10 s内上下振动了12次．将50 g的砝码换成500 g的砝码后，他发现树枝在15 s内上下振动了6次．你估计鸟的质量最接近(　　)
A．50 g　　　 B．200 g
C．500 g D．550 g
【解析】　鸟落在树枝P上和往P处挂砝码都能使树枝做受迫振动．鸟使树枝振动的周期T1＝ s＝ s.
挂50 g砝码时T2＝ s＝ s；挂500 g砝码时T3＝ s＝ s，所以＝，＝＝，则近似于＝.以此类推，
那么，＝，代入数据得到m1＝200 g．故B正确．
【答案】　B