宁阳第四中学2019-2020学年高中物理鲁科版选修3-4：1.4生活中的振动 同步练习（含解析）

1.4生活中的振动
同步练习
1．如图所示，在曲轴上悬挂一个弹簧振子，若不转动把手，让振子上下振动，其振动周期为，现使把手以周期匀速转动（），从而使弹簧振子做受迫振动，当运动稳定后，那么（　　）
A．弹簧振子振动周期为
B．弹簧振子振动周期为
C．要使弹簧振子振幅增大，可让把手转速减小
D．要使弹簧振子振幅增大，可让把手转速增大
2．如图所示为两个单摆做受迫振动的共振曲线，则下列说法正确的是(　
　)
A．两个单摆的固有周期之比为TⅠ∶TⅡ＝5∶2
B．若两个受迫振动在地球上同一地点进行，则两者摆长之比为lⅠ∶lⅡ＝4∶25
C．图线Ⅱ的单摆若是在地面上完成的，则该摆摆长约为2m
D．若两个受迫振动分别在月球上和地球上进行，且摆长相等，则图线Ⅱ是月球上的单摆的共振曲线
3．如图所示，三个单摆的摆长为L1＝1.5
m，L2＝1
m，L3＝0.5
m，现用一周期等于2
s的驱动力，使它们做受迫振动，那么当它们的振动稳定时，下列判断中正确的（　　）
A．三个摆的周期和振幅相等
B．三个摆的周期不等，振幅相等
C．三个摆的周期相等，但振幅不等
D．三个摆的周期和振幅都不相等
4．如图所示的装置中，在曲轴AB上悬挂一个弹簧振子，若不转动把手C，让其上下振动，周期为，若使把手以周期（）匀速转动，当运动都稳定后，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，可让把手转速减小
D．要使弹簧振子的振幅增大，可让把手转速增大
5．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
摆小幅度摆动起来，则下列说法中正确的是（
）
A．b
摆发生振动，其余摆均不动
B．所有摆均以相同频率振动
C．所有摆均以相同摆角振动
D．c
摆的振幅最大，a
摆的振幅最小
6．蜘蛛捕食是依靠昆虫落在丝网上引起的振动准确判断昆虫的方位。已知丝网固有频率f0，某昆虫掉落在丝网上挣扎时振动频率为f，则该昆虫落在丝网上时
A．f增大，则丝网振幅增大
B．f减小，则丝网振幅减小
C．昆虫引起丝网振动的频率为f0
D．丝网和昆虫挣扎振动周期相同
7．如图所示是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．驱动力的频率为f2时，振子处于共振状态
B．驱动力的频率为f3时，振子的振动频率为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和f3
8．把一个筛子用四根弹簧支起来，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。不开电动机让这个筛子自由振动时，筛子每次全振动用时2s，在某电压下电动偏心轮转速是36r/min，已知增大电压可以使偏心轮转动周期减小，增加筛子的质量可以增大筛子的固有周期，那么要使筛子的振幅增大，下列做法正确的是（　　）
A．降低输入电压
B．提高输入电压
C．减少筛子质量
D．增加筛子质量
9．如图所示为实验室中一单摆的共振曲线，由共振曲线可知(　　)
A．则该单摆的摆长约为1m
B．共振时单摆的振幅为12cm
C．若增大摆球的质量，则单摆的固有频率将增大
D．若增大摆球的质量，则单摆的固有频率将减小
10．某振动系统的固有频率为f0
，在周期性驱动力的作用下做受迫振动，驱动力的频率为f
．若驱动力的振幅保持不变，下列说法正确的是
（
）
A．当f
<
f0时，该振动系统的振幅随f增大而减小
B．当f
>
f0时，该振动系统的振幅随f减小而增大
C．该振动系统的振动稳定后，振动的频率等于f0
D．该振动系统的振动稳定后，振动的频率等于f
11．如图为一单摆的共振曲线,该单摆的摆长约为_______,
共振时单摆的振幅是_________,
12．甲、乙两个弹簧振子的固有频率分别为f和5f，都在频率为2f的驱动力作用下做受迫振动，振幅较大的是_______，甲的振动频率为_______
f，乙的振动频率为_______
f
．
13．(1)受迫振动是指系统在驱动力的作用下振动．做受迫振动的物体，它的周期(或频率)与物体的固有周期(或频率)__________；当驱动力的频率与固有频率接近时，振幅就越大，当二者__________时，振幅达到最大，这就是共振现象．
(2)如图所示为单摆在两次受迫振动中的共振曲线．
若两次受迫振动分别在月球上和地球上进行，且摆长相同，则图线I表示_______（填“月球”或“地球”）上单摆的共振曲线；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l1：l2=_______；?图线II若是在地球上完成的，则该摆摆长约为______m．
参考答案
1．C
【解析】
AB．现使把手以周期T2匀速转动，弹簧振子做受迫振动，所以弹簧振子振动周期为T2；故AB错误；
CD．振子发生共振，振幅最大，由于T2＜T1，当把转速减小时，驱动力的频率与固有频率相差越小，所以共振越明显，振幅越大。当把转速增大时，驱动力的频率与固有频率相差越大，所以共振越不明显，振幅越小，故C正确，D错误。
故选C。
2．A
【解析】
当受迫振动的频率等于单摆的固有频率，将发生共振，根据共振的频率大小，得出固有周期的大小，根据单摆的周期公式进行分析．
【详解】
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2：5，则固有周期比为5：2，根据，知摆长比为25：4；故A正确，B错误；图线Ⅱ若是在地球表面上完成的，则固有频率为0.5Hz，则T，解得：L=1m；故C错误；若两次受迫振动分别在月球上和地球上进行，因为图线Ⅰ单摆的固有频率较小，则固有周期较大，根据，知周期大的重力加速度小，则图线Ⅰ是月球上单摆的共振曲线，图线Ⅱ是地球上的单摆的共振曲线；故D错误；故选A。
【点睛】
解决本题的关键知道受迫振动的频率等于驱动力的频率，当驱动力的频率等于固有频率时，发生共振．以及掌握单摆的周期公式．
3．C
【解析】
摆球振动的周期和驱动力的周期相同，根据单摆的周期公式：
可知摆长不同，摆球的固有频率不同，根据振幅与驱动频率的关系图：
可知固有频率越接近驱动频率，振幅越大，所以三个摆球振幅不同，ABD错误，C正确。
故选C。
4．D
【解析】
AB．弹簧振子在把手作用下做受迫振动，因此振动周期等于驱动力的周期，等于T2，故AB错误；
CD．驱动力的周期与弹簧振子的固有周期越接近，振幅越大，由于T2>T1，欲使振幅增大，应使T2减小，即转速应增大，故C错误，D正确。
故选D。
5．B
【解析】
A．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，选项A错误；
B．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，选项B正确；
CD．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，选项CD错误。
故选B。
6．D
【解析】
昆虫落在丝网上时，丝网做受迫振动，当昆虫翅膀振动的频率与丝网的振动频率相等时达到共振，此时昆虫与丝网的振幅最大.
【详解】
昆虫落在丝网上时，丝网做受迫振动，则丝网和昆虫挣扎振动周期相同，因不知道f与f0的大小关系，则不能判断丝网振幅的变化，选项D正确，ABC错误；故选D.
7．ABC
【解析】
A．由共振曲线可以知道，出现振幅最大时，驱动力的频率等于固有频率，所以驱动频率为f2时，振子处于共振状态，故A正确；
B．受迫振动的频率由驱动力频率决定，驱动力的频率为f3时，振子振动的频率也为f3，故B正确；
CD．当驱动力频率等于固有频率时，振子的振动幅度最大，故由图看出固有频率为f2，振子自由振动的频率等于系统本身的固有频率，为f2，故C正确，D错误。
故选ABC。
8．AC
【解析】
根据题意，筛子的固有频率为
电动机某电压下，电动偏心轮的转速是36r/min=0.6r/s，即为f=0.6Hz，大于筛子的固有频率；故要使振幅变大则要增大筛子的固有频率或者减小偏心轮的转动频率，可以减小偏心轮电压或减小筛子的质量；
故选AC。
9．AB
【解析】
A．由共振曲线可知，单摆的固有频率为0.5Hz，则固有周期为
代入单摆周期公式
解得，故A正确；
B．共振时，单摆振幅最大，为12cm，故B正确；
CD．单摆周期公式为
与摆球质量无关，改变摆球质量，周期不变，故CD错误。
故选AB。
10．BD
【解析】
当f=f0时，系统达到共振，振幅最大，故ff0时，随f的减小，驱动力的频率接近固有频率，故该振动系统的振幅增大，故B正确；该振动系统的振动稳定后，振动的频率等于驱动力的频率f，故C错误，D正确；故选BD．
【点睛】
本题应明确受迫振动的频率等于驱动力的频率，而当驱动力的频率等于物体的固有频率时，物体的振动最强烈．
11．1m
2cm
【解析】
由图可知当驱动力频率为时，单摆产生了共振现象，则单摆的固有频率，则周期，根据单摆的周期公式
则打入数据解得：，由图读出共振时单摆的振幅．
点睛：本题考查对共振曲线的理解能力．对于共振关键要抓住条件：驱动力频率等于单摆的固有频率．
12．甲
2
2
【解析】
受迫振动的频率等于驱动力的频率，当系统的固有频率等于驱动力的频率时，系统达到共振，振幅达最大．故甲、乙两个单摆都做受迫振动，频率为2f，甲摆的固有频率与驱动力的频率比较接近，所以甲的振幅较大.
点睛：本题应明确受迫振动的频率等于驱动力的频率，而当驱动力的频率等于物体的固有频率时，物体的振动最强烈．
13．无关
相等
月球
25:4
1m
【解析】
（1）做受迫振动的物体，它的周期(或频率)与物体的固有周期(或频率)无关；当驱动力的频率与固有频率接近时，振幅就越大，当二者相等时，振幅达到最大，这就是共振现象．
（2）若两次受迫振动分别在月球上和地球上进行，因为图线Ⅰ单摆的固有频率较小，则固有周期较大，根据T=2π，知，周期大的重力加速度小，则图线Ⅰ是月球上单摆的共振曲线．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2：5，则固有周期比为5：2，根据T=2π，知摆长比为25：4．图线Ⅱ若是在地球表面上完成的，则固有频率为0.5Hz，则T=2π=2，解得L=1m．
点睛：解决本题的关键知道受迫振动的频率等于驱动力的频率，当驱动力的频率等于固有频率时，发生共振．以及掌握单摆的周期公式．