2019-2020学年鲁科版选修3-4 1.4生活中的振动 达标作业（解析版)

1.4生活中的振动
达标作业（解析版)
1．如图所示为单摆在两次受迫振动中的共振曲线，则下列说法不正确的是（ ）
A．若两次受迫振动分别在月球和地球上进行，且摆长相同，则图线Ⅰ表示月球上单摆的共振曲线
B．若两次受迫振动是在地球上同一地点进行，则两次摆长之比
C．图线Ⅱ若是在地球上完成的，则该摆摆长约为
D．若摆长均为，则图线Ⅰ是在地球上完成的
2．关于小孩荡秋千,不计空气阻力的影响,下列说法正确的是
A．其它条件相同的情况下，重一些的小孩荡秋千，摆动的频率会更大
B．在秋千达到最低处时小孩有失重的感觉
C．当秋千摆到最低点时，绳子最容易断
D．这一过程一定是简谐运动
3．如图所示,在张紧的绳上挂了a、b、c、d四个单摆,四个单摆的摆长关系为lc＞lb=ld＞la,先让d摆摆动起来(摆角小于5°),则下列说法中正确的是 ( )．
A．b摆发生振动,其余摆均不动
B．所有摆均以相同摆角振动
C．摆动过程中，b摆的振幅最大
D．摆动过程中，c摆的周期最大
4．两个弹簧振子，甲的固有频率是100Hz，乙的固有频率是400Hz，若它们均在频率是300Hz的驱动力作用下做受迫振动，则 （ ）
A．甲的振幅较大，振动频率是100Hz
B．乙的振幅较大，振动频率是300Hz
C．甲的振幅较大，振动频率是300Hz
D．乙的振幅较大，振动频率是400Hz
5．如图所示为一个单摆在地面上做受迫振动的共振曲线（振幅A与驱动力频率f的关系），则（ ）
A．此单摆的固有周期约为1s
B．此单摆的摆长约为1m
C．若摆长增大，单摆的固有频率增大
D．若摆长增大，共振曲线的峰将右移
6．一个单摆做受迫振动，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0.5 s
B．此单摆的摆长约为1 m
C．若摆长增大，单摆的固有频率增大
D．若摆长增大，共振曲线的峰将向右移动
7．下表记录了某弹簧振子在不同频率的驱动力作用下的振幅，若该弹簧振子的固有频率为，则
驱动力频率
15
20
25
30
35
40
受迫振动振幅
9.1
15.6
26.9
27.8
15.1
9.3
A． B．
C． D．
8．如图所示演示装置，一根张紧的水平绳上挂着5个单摆，其中A、D摆长相同，先使A摆摆动，其余各摆也摆动起来，可以发现( )
A．各摆摆动的周期均与A摆相同
B．B摆振动的周期最短
C．C摆振动的周期最长
D．B摆的振幅最大
9．如图所示，在一根张紧的绳子上挂几个摆，其中A、B摆长相等。先让A摆振动起来，其它各摆随后也跟着振动起来，稳定后
A．其它各摆振动周期跟A摆相同
B．其它各摆振动周期不同，D摆周期最大
C．其它各摆振动振幅相同
D．其它各摆振动振幅不同，D摆振幅最大
10．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，称为洗衣板效应．如果某路面上的减速带的间距为1.5m，一辆固有频率为2赫兹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5m/s的速度行驶时，其振动频率为2Hz
B．当汽车以3m/s的速度行驶时最不颠簸
C．当汽车以3m/s的速度行驶时颠簸的最厉害
D．汽车速度越大，颠簸的就越厉害
11．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）
12．某物理学习小组制作了一个实验装置，如图所示，在曲轴上悬挂一个弹簧振子，如果转动把手，曲轴可以带动弹簧振子上下振动，求：
（1）开始时不转动把手，而用手往下拉振子，然后放手让振子上下振动，测得振子在内完成40次全振动，（不计空气阻力和摩擦）振子做什么运动？其固有周期和固有频率各是多少？若考虑摩擦和空气阻力，振子做什么运动？
（2）某同学若以转速匀速转动把手，振子的振动稳定后，振子做什么运动？其周期和频率各是多少？
13．2011年3月11日14时46分，日本宫城县和岩手县等地发生9.0级地震，导致很多房屋坍塌，场景惨不忍睹。地震中，建筑物的振动周期_____（填“都相同”或“有所不同”），建筑物的振幅_____（填“都相同”或“有所不同”），如果房屋的固有频率与地震波的频率相差很远，房屋_____（填“更不容易”或“更容易”）坍塌。
14．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
参考答案
1．D
【解析】
【详解】
A.若两次受迫振动分别在月球和地球上进行，因为图线Ⅰ单摆的固有频率较小，则固有周期较大，根据知，摆长相同时，周期大的重力加速度小，月球表面的重力加速度小于地球表面的重力加速度，则图线Ⅰ是月球上单摆的共振曲线，故选项A不合题意；
B.若两次受迫振动均在地球上同一地点进行的，则重力加速度相等，因为固有频率比为25，则固有周期之比为52，根据知，摆长之比为254，故选项B不合题意；
C.图线Ⅱ若是在地球表面上完成的，则固有频率为f=0.5Hz，固有周期T=2s，由可知，摆长l≈1m，故选项C不合题意；
D.若摆长均为，图线Ⅰ的固有频率为f=0.2Hz，则固有周期T=5s，由可知，重力加速度g=1.58m/s2，图线Ⅰ不应该是在地球上完成的，故选项D符合题意。
2．C
【解析】
【详解】
A.小孩荡秋千，不计空气阻力的影响，类似于单摆，由单摆的周期公式，其周期与小孩的质量无关，则知频率与小孩的质量也无关。故A错误；
B.在秋千达到最低处时，小孩的加速度竖直向上，则小孩有超重的感觉。故B错误；
C.当秋千摆到最低点时，小孩的速度最大，绳子受到的拉力最大，最容易断。故C正确；
D.只有摆角很小情况下，此过程才近似看成简谐运动。故这一过程不一定是简谐运动。故D错误；
3．C
【解析】
【详解】
d摆摆动起来后，通过水平绳子对a、b、c三个摆施加周期性的驱动力，使a、b、c三摆做受迫振动，a、b、c三摆做受迫振动的频率等于驱动力的频率，由于驱动力频率相同，则a、b、c三摆均以相同频率振动，周期相等；由于b的摆长与d的摆长相等，所以b摆发生共振，振幅最大，摆角最大，故C正确，ABD错误。
4．B
【解析】
【详解】
受迫振动的频率由驱动力的频率决定，与固有频率无关，所以甲乙的振动频率都是300Hz，做受迫振动的物体固有频率与驱动力的频率相差较小时，振幅较大，所以乙的振幅较大。
A.A项与上述分析结论不相符，故 A不符合题意；
B.B项与上述分析结论相符，故 B符合题意；
C.C项与上述分析结论不相符，故 C不符合题意；
D.D项与上述分析结论不相符，故 D不符合题意。
5．B
【解析】
【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。故A错误；单摆的周期为2s由公式求得L≈1m 故B正确；根据知摆长增大周期增大，所以频率会变小，故C错误；频率变小则共振曲线的峰将向左移动，故D错误；故选B
6．B
【解析】
【详解】
由共振条件知单摆固有频率为f＝0.5 Hz，则其固有周期为T＝＝2 s，选项A错；由单摆周期公式T＝，可求得单摆摆长为l＝≈1 m，选项B正确；摆长增大，单摆的周期变大，其固有频率变小，共振曲线的峰将向左移动，选项CD错误．
7．C
【解析】
【详解】
当驱动力的频率等于弹簧振子的固有频率时，出现振幅最大的现象叫共振，由表格数据可知，当驱动力的频率在范围内的某值时出现振幅最大，可知弹簧振子的固有频率为；
A. ，与结论不相符，选项A错误；
B. ，与结论不相符，选项B错误；
C. ，与结论相符，选项C正确；
D. ，与结论不相符，选项D错误；
8．A
【解析】A摆摆动，其余各摆也摆动起来，它们均做受迫振动，则它们的振动频率均等于A摆的摆动频率，故A正确，BC错误；由于A、D摆长相同，所以这两个摆的固有频率相同，则D摆出现共振现象，振幅最大．故D错误．故选A.
点睛：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．
9．A
【解析】
【详解】
AB.A摆摆动，其余各摆也摆动起来，它们均做受迫振动，则它们的振动频率均等于A摆的摆动频率，振动周期都等于A摆的振动周期，选项A正确，B错误；
CD.由于各摆摆长不同，则振幅不同；由于A、B摆长相同，所以这两个摆的固有频率相同，则B摆出现共振现象，振幅最大；故CD错误。
10．C
【解析】
【详解】
A、当汽车以5m/s的速度行驶时，驱动力的周期为 ，所以频率等于 ，故A错；
B、当汽车以3m/s的速度行驶时，汽车的频率为 ，此时和固有频率相同，所以振动最厉害，故C正确；B错误；
D、当固有频率等于驱动力的频率时，发生共振，振动的振幅最大，则越颠簸，和速度无关，故D错；
故选C
【点睛】
本题考查共振的条件：固有频率等于驱动力的频率，汽车振动最厉害．
11．（1）2.5Hz；（2）2.78m
【解析】
试题分析：（1）振子做受迫振动，受迫振动的频率等于驱动力的频率；（2）在共振曲线中振子的振幅最大的点，就是振子的固有频率对应的数值；根据列式求解摆长．
（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
12．（1）简谐运动， 0.25s， 4Hz，阻尼振动；（2）受迫振动 ，0.125s， 8Hz
【解析】
【详解】
（1）用手往下拉振子使振动系统获得一定能量，放手后，在不计空气阻力和摩擦的情况下，振子因所受回复力与位移成正比，方向与位移方向相反，故它做简谐运动，其周期和频率是由它本身的性质决定的，称固有周期（）和固有频率（），根据题意可得：
，
Hz=4Hz；
当摩擦和空气阻力存在时，振子在振动过程中要克服摩擦力和阻力做功消耗能量，导致其振幅越来越小，故振动为阻尼振动。
（2）由于把手转动的转速为8r/s，它给弹簧振子的驱动力频率为Hz，周期s=0.125s，故振子做受迫振动，振动达到稳定状态后，其振动的频率=Hz，振动的周期=0.125s，即做受迫振动的物体振动的频率（或周期）等于驱动力的频率（或周期），而跟固有频率（或周期）无关。
13．都相同 有所不同 更不容易
【解析】
【详解】
第一空：所有建筑物均做受迫振动，受迫振动的周期等于驱动力的周期，所以建筑物的振动周期都相同；
第二空：各建筑物的固有周期不同，驱动力的周期越接近建筑物的固有周期，建筑物的振幅越大，所以建筑物的振幅有所不同，
第三空：如果房屋的固有频率与地震波的频率相差很远，则建筑物越不容易发生共振，振幅越小，更不容易坍塌；
14．驱动力频率等于筛子的固有频率 AC
【解析】
【详解】
（1）当驱动力频率和筛子的固有频率相等时，筛子发生共振，故共振发生的条件为：驱动力频率等于筛子的固有频率；
（2）要增加振幅，就要增加偏心轮的转动频率，或者减小筛子的固有频率，故可提高输入电压，或者增大筛子质量，故AC正确，BD错误；