2019-2020学年粤教版选修3-4 1.6受迫振动共振 达标作业（解析版)

1.6受迫振动共振
达标作业（解析版)
1．如图所示，A、B、C、D、E五个摆悬挂于同一根绷紧的水平绳上，A是摆球质量较大的摆，让它摆动后带动其他摆运动。稳定后，下列结论正确的是　　
A．其它各摆的振动周期与A摆的振动周期相同
B．其它各摆的振幅都相等
C．其它各摆的振幅不同，D摆的振幅最大
D．其它各摆的振动周期不同，E摆周期最大
2．一根绷紧的绳上，悬挂着五个摆球，a和c摆长相等，其余各摆摆长不等，如图所示。使a摆开始振动，则其余四个摆的振动情况是（　　　）
A．b摆振幅最大 B．c摆的振幅最大
C．d振动最快 D．e振动最快
3．某振动系统的共振曲线如图所示，下列说法正确的是（ ）
A．该振动系统的固有周期为0.3s
B．该振动系统的固有频率为0.3Hz
C．该振动系统做受迫振动时频率一定为0.3Hz
D．该振动系统做受迫振动发生共振时，驱动力周期一定为0.3s
4．如图所示，在一根张紧的水平绳上挂a、b、c、d四个摆，其中a、d摆长相等。让d球在垂直于水平绳的方向摆动起来，则可以观察到的现象是（ ）
A．a、b、c球都摆动起来，a球摆动的周期比c球大
B．a、b、c球都摆动起来，a球摆动的周期比c球小
C．a、b、c球都摆动起来，a球摆动的幅度比b球大
D．a、b、c球都摆动起来，a球摆动的幅度比b球小
5．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，其余各摆也跟着摆动起来，可以发现（?? ）
A．D摆的振幅最大 B．D摆的振幅最小
C．B的摆动周期小于C的摆动周期 D．B的摆动周期大于C的摆动周期
6．如图所示装置中,已知弹簧振子的固有频率f固=2Hz,电动机皮带轮的直径d1是曲轴皮带轮d2的。为使弹簧振子的振幅最大,则电动机的转速应为(　　)
A．60r/min B．120r/min C．30r/min D．240r/min
7．正在运转的洗衣机，当脱水桶转得很快时，机身振动并不强烈，而切断电源，转动逐渐减慢直到停下来的过程中，在某一时刻t时，机身反而会发生强烈振动，此后脱水桶转速继续减慢，机身的振动也随之减弱，这种现象说明　　
A．转动逐渐减慢过程中驱动力的频率不变
B．转动逐渐减慢过程中驱动力的频率增大
C．t时刻驱动力的频率等于洗衣机的固有频率
D．t时刻脱水桶的惯性最大
8．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1.5 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5m／s的速度行驶时，其振动频率为2 Hz
B．汽车速度越大，颠簸的就越厉害
C．当汽车以3 m/s的速度行驶时最不颠簸
D．当汽车以3m／s的速度行驶时颠簸的最厉害
9．如图所示为摆长为1m的单摆分别在地球表面和某星球表面做受迫振动的共振曲线，已知星球表面的重力加速度小于地球表面的重力加速度，地球表面重力加速度为。下列说法正确的是
A．图线I是某星球上的单摆共振曲线，图线II是地球上的单摆共振曲线
B．图线1是地球上的单摆共振曲线，图II是某星球上的单摆共振曲线
C．将一单摆从地球移到该星球上，摆钟会变快
D．该星球表面重力加速度约为62.5m/s2
10．以下各种说法中，正确的是（ ）
A．一单摆做简谐运动，小球相继两次通过同一位置时的速度必相同
B．波源与接收者相互靠近会使波源的发射频率变高
C．红外线的频率与固体物质分子频率接近，容易引起固体物质分子的共振
D．雷达是利用声波的反射来测定物体的位置
11．如图是探究单摆共振条件时得到的图象，它表示了振幅跟驱动力频率之间的关系，（取）试分析：
（1）这个单摆的摆长是多少？
（2）如果摆长变长一些，画出来的图象的高峰将向哪个方向移动？
12．如图所示为一单摆的共振曲线，则该单摆的摆长为多少？如果摆长变长一些，画出的图像高峰将向那个方向移动，并简要说明理由（无理由说明或说错均不得分）。(g＝10m/s2)
13．如图所示为一单摆的共振曲线，则该单摆的摆长约为______ 取
14．匀速运行的火车的车厢里用细线吊着一个小球，细线长为l，则单摆的固有周期T=_________。在铁轨接合处火车会受到震动，从而使球摆动．如果每根铁轨长为L，则当火车速度v=_________时，球摆动的振幅最大。(已知重力加速度值为g)
参考答案
1．A
【解析】
A摆摆动，其余各摆也摆动起来，它们均做受迫振动，则它们的振动周期均等于A摆的摆动周期，而由于A、E摆长相同，这两个摆的固有周期相同，则E摆出现共振现象，振幅达到最大；故选A。
点睛：本题关键明确两点：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．
2．B
【解析】
【详解】
由于a、c摆长相同，所以这两个摆的固有频率相同，则当a摆开始振动时，c摆出现共振现象，振幅达到最大；故A错误，B正确；a摆摆动，其余各摆也摆动起来，它们均做受迫振动，则它们的振动周期均等于a摆的摆动周期，故CD错误；故选B。
【点睛】
解决本题的关键知道受迫振动的频率等于驱动率的频率，当驱动力的频率接近物体的固有频率时，振幅最大，即共振．
3．B
【解析】
【详解】
根据共振原理，当驱动力的频率等于固有频率时，出现共振现象，振幅最大，则由图像可知该振动系统的固有频率为0.3Hz，固有周期为10/3s，选项A错误，B正确；该振动系统做受迫振动时频率等于驱动力的频率，不一定为0.3Hz，选项C错误；由图像可知，当f=0.3Hz时振幅最大，发生共振，可知该振动系统做受迫振动发生共振时，驱动力频率为0.3Hz，周期一定为10/3s，选项D错误；故选B.
【点睛】
本题关键是知道当物体受到的驱动力频率与物体的固有频率相等，振动物体产生共振现象，此时振幅最大.
4．C
【解析】
由d摆摆动从而带动其它3个单摆做受迫振动，受迫振动的频率等于驱动力的频率，故其它各摆振动周期跟d摆相同，故AB错误；受迫振动中，当固有频率等于驱动力频率时，出现共振现象，振幅达到最大，由于a摆的摆长与d摆的摆长相等，则a摆的固有频率与d摆的相同，故a摆发生共振，振幅最大，故C正确，D错误；故选C。
【点睛】3个单摆中，由d摆摆动从而带动其它3个单摆做受迫振动，受迫振动的频率等于驱动力的频率；受迫振动中，当固有频率等于驱动力频率时，出现共振现象，振幅达到最大．
5．A
【解析】
【分析】
5个单摆中，由A摆摆动从而带动其它4个单摆做受迫振动，受迫振动的频率等于驱动力的频率，当受迫振动的系统的固有频率等于驱动力频率时，出现共振现象，振幅达到最大。
【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，而由于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，D摆的振幅最大，故A正确，B错误；
CD、在受迫振动的过程中，各摆的周期等于驱动力的周期，B的摆动周期等于C的摆动周期，故CD错误；
故选A。
6．D
【解析】要使弹簧振子振幅最大，则曲轴对弹簧振子的驱动力的频率应等于2Hz；故曲轴的周期；曲轴转动的角速度；因电动机皮带轮和曲轴皮带轮的线速度相同，而；由v=rω可知，皮带轮的角速度应为ω′=8π=2πn；解得：n=4rad/s=240r/min；故选D。
【点睛】本题考查共振条件及圆周运动的规律，要注意正确掌握描述圆周运动的物理量之间的关系．
7．C
【解析】洗衣机脱水桶转动的越来越慢时，做受迫振动的频率在减小，当减小到跟洗衣机的固有频率相等时，发生共振，振动最强烈，然后受迫振动的频率继续减小，远离固有频率，振动又减弱，故AB错误，C正确；脱水桶的惯性只与其质量有关，故D错误。所以C正确，ABD错误。
8．D
【解析】A. 当汽车以5m/s的速度行驶时,其振动周期为：T=l/v=1.5/5=0.3s，频率为：f=1/T=1/0.3=3.3Hz.故A错误；
BCD. 由T=1/f可知，汽车的固有周期为T=0.5s，则汽车的速度v=l/T=1.5/0.5=3m/s；即当速度为3m/s时，汽车达到共振颠簸的最厉害；故BC错误，D正确；
故选：D
9．A
【解析】星球表面的重力加速度小于地球表面的重力加速度，根据可知，在星球表面的的固有周期较大，固有频率较小，由图线可知，图线I是某星球上的单摆共振曲线，图线II是地球上的单摆共振曲线，选项A正确，B错误；将一单摆从地球移到该星球上，摆钟周期会变大，即会变慢，选项C错误；根据可知，则该星球表面重力加速度约为，选项D错误；故选A.
点睛：此题关键是理解单摆的共振曲线，掌握单摆的周期公式，从而推导出单摆的频率与重力加速度的关系.
10．C
【解析】作简谐运动的物体每次通过同一位置时都具有相同的加速度，而速度有两种方向，可能不同，A错误；波源与观察者互相靠近或者互相远离时，观察者接收到的波的频率都会发生变化，而波源的发射频率不变，B错误；红外线的频率与固体物质分子频率接近，容易引起固体物质分子的共振，C正确；雷达是利用电磁波的反射来测定物体位置的，D错误．
11．（1） （2）向左
【解析】
【详解】
（1）由图可知，单摆的固有频率为0.3Hz
解得摆长。
（2）若摆长变长一些，由知其周期变大，频率变小，图中最高峰对应的频率即为此频率，故向左移动。
12．左移或向原点方向移动
【解析】试题分析：根据产生共振的条件：驱动力频率与物体的固有频率相等分析解题，根据单摆周期公式求解摆长；根据摆长的变化判断频率的变化，然后判断波峰移动方向
由共振曲线可知：当驱动力频率f=0.5Hz时产生共振现象，则单摆的固有频率为：，所以周期。由单摆的周期公式可得：。理由摆长变长周期增大，频率减小，所以左移或向原点方向移动
13．1
【解析】由图可以看出，当驱动力的频率为f=0.5Hz时，振幅最大，发生共振，所以此单摆的固有频率为0.5Hz，固有周期为：T=2s．由单摆的周期公式T=2π得：
点睛：物体发生共振的条件是驱动力的频率与物体的固有频率相等时，振幅最大，产生共振；解答该题要会分析共振曲线，知道固有频率发生变化时，共振曲线的变化情况．
14．
【解析】小球的固有周期为：T=；当列车的振动频率与小球的固有频率相同时，此时小球达共振，振幅最大；即当列车在长L的钢轨上运行的时间为T时，车厢发生共振，则有：；点睛：解决本题的关键掌握共振的条件，知道发生共振时，物体的振幅最大，而达到共振的条件是驱动力的频率等于物体的固有频率．