济南历城四中2019-2020学年高中物理鲁科版选修3-4：1.4生活中的振动 达标作业（含解析）

1.4生活中的振动
1．如图所示，OA是水平放置的弹性薄钢片，左端固定于O点，右端固定有一个软铁圆柱体，P为套在钢片上的重物。调节P的位置可以改变OA上下振动的固有频率，使其在40Hz—120Hz之间变化。在A的正下方固定一个带铁心B的线圈，线圈中通有f=50Hz的交变电流，使OA在磁场力作用下振动。关于OA稳定后的振动情况，下列说法中正确的是（
）
A．无论P位于何处，频率一定是50Hz
B．无论P位于何处，频率一定是100Hz
C．P所处位置的不同，频率可能取40Hz—120Hz间的任何值
D．调节P使OA振动的固有频率为50Hz时OA的振幅最大
2．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
3．下表记录了某受迫振动的振幅随驱动力频率变化的关系，若该振动系统的固有频率为f固，则(　　)
驱动力频率/Hz
30
40
50
60
70
80
受迫振动振幅/cm
10.2
16.8
27.2
28.1
16.5
8.3
A．f固＝60
Hz
B．60
Hz＜f固＜70
Hz
C．50
Hz＜f固≤60
Hz
D．以上三个都不对
4．如图所示，质量相同的四个摆球悬于同一根横线上，四个摆的摆长分别为L1＝2
m、L2＝1.5
m、L3＝1
m、L4＝0.5
m．现以摆3为驱动摆，让摆3振动，使其余三个摆也振动起来，则摆球振动稳定后(　　)
A．摆1的振幅一定最大
B．摆4的周期一定最短
C．四个摆的振幅相同
D．四个摆的周期相同
5．一洗衣机脱水桶在正常工作时非常平稳，当切断电源后，发现洗衣机先是振动越来越剧烈，然后振动再逐渐减弱，对这一现象，下列说法正确的是（
）
A．正常工作时，洗衣机脱水桶运转的频率比洗衣机的固有频率大
B．正常工作时，洗衣机脱水桶的运转频率比洗衣机的固有频率小
C．正常工作时，洗衣机脱水桶的运转频率等于洗衣机的固有频率
D．当洗衣机振动最剧烈时，脱水桶的运转频率恰好等于洗衣机的固有频率
6．关于某物体受迫振动的共振曲线，下列判断正确的是_________
.
A．物体的固有频率等于
B．物体作受迫振动时的频率等于
C．物体作受迫振动时振幅相同则频率必相同
D．为避免共振发生应该让驱动力的频率远离
7．如图甲所示为一弹簧振子自由振动（即做简谐运动）时的位移随时间变化的图象，图乙为该弹簧振子在某外力的作用下做受迫振动时的位移随时间变化的图象，则下列说法中正确的是（　　）
A．由图甲可知该弹簧振子的固有周期为4s
B．由图乙可知该弹簧振子的固有周期为8s
C．由图乙可知外力的周期为8s
D．如果改变外力的周期，在接近4s的附近该弹簧振子的振幅较大
E.
如果改变外力的周期，在接近8s的附近该弹簧振子的振幅较大
8．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，则下列说法正确的是（　　）
A．当fB．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
E.当f＝f0时，该振动系统一定发生共振
9．如图所示，A球振动后，通过水平细绳迫使B、C振动，振动达到稳定时，下列说法中正确的是（　　）
A．只有A、C振动周期相等
B．C的振幅比B的振幅小
C．C的振幅比B的振幅大
D．A、B、C的振动周期相等
E.B的振幅最小
10．如图所示，曲轴上挂一个弹簧振子，转动摇把，曲轴可带动弹簧振子上下振动，开始时不转动摇把，让振子自由振动，测得其须率为2Hz，现匀速转动摇把，转速为．则__________．
A．当振子稳定振动时，它的振动周期是
B．当振子稳定振动时，它的振动频率是4Hz
C．当转速增大时，弹簧振子的振幅增大
D．当转速减小时，弹簧振子的振幅增大
E.振幅增大的过程中，外界对弹簧振子做正功
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．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．如图为一单摆的共振曲线，则（g＝9.8m/s2）：
（1）该单摆的摆长约为多少？
（2）共振时单摆的振幅多大？
（3）共振时摆球的最大加速度的大小为多少？
（4）若单摆的摆长变短，共振曲线的峰将怎样移动．
参考答案
1．B
【解析】
ABC．因交流电的频率为f=50Hz，则线圈吸引软铁A的频率为f′=100Hz，由受迫振动的规律可知，无论P位于何处，频率一定是100Hz，选项AC错误，B正确；
D．调节P使OA振动的固有频率为100Hz时产生共振，此时OA的振幅最大，选项D错误；
故选B。
2．D
【解析】
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。
3．C
【解析】
从如图所示的共振曲线可判断出f驱与f固相差越大，受迫振动的振幅越小；f驱与f固越接近，受迫振动的振幅越大.并可以从中看出f驱越接近f固，振幅的变化越慢.比较各组数据知f驱在50～60
Hz范围内时，振幅变化最小，因此50
Hz＜f固≤60
Hz.
A．f固＝60
Hz，与结论不相符，选项A错误；
B．60
Hz＜f固＜70
Hz，与结论不相符，选项B错误；
C．50
Hz＜f固≤60
Hz，与结论相符，选项C正确；
D．以上三个都不对，与结论不相符，选项D错误；
4．D
【解析】
BD．让摆3振动，则其余三个摆做受迫振动，受迫振动稳定后其周期等于驱动摆的周期，因此四个摆的周期相同，B错误，D正确；
AC．与驱动摆的摆长越接近则振幅越大，故AC错误．
故选D。
5．AD
【解析】
ABC.切断电源后脱水桶的转速越来越小，即脱水桶的运转频率越来越小，由题意，当洗衣机脱水桶正常工作时，非常稳定，可知，正常工作时频率大于洗衣机的固有频率，故A选项符合题意，B项不合题意，C项不合题意.
D.当振动最剧烈时，洗衣机发生了共振，D选项符合题意.
6．AD
【解析】
A．由图可知，物体的固有频率等于f0，选项A正确；
B．物体作受迫振动时，只有当发生共振时频率才是f0，即物体做受迫振动的频率不一定等于f0，选项B错误；
C．物体作受迫振动时振幅相同，频率不一定相同，选项C错误；
D．根据产生共振的条件可知，为避免共振发生应该让驱动力的频率远离f0，选项D正确；
故选AD.
7．ACD
【解析】
A、图象甲是物体自由振动时的周期，故由图象甲可知，物体的固有频率为T0＝4s；
故A正确；
B、图象乙是受迫振动的图象，故实际的振动周期为8s，即T＝8s；故B错误；
C、由B选项可知，外力的周期为8s；故C正确；
D、当物体的驱动力的频率等于物体的固有频率时，物体的振动达到最强，故当T在4s附近时，发生共振，振幅显著增大；当T比4s小得多或大得多时，振幅很小，故D正确；
E、当T在8s附近时，没有发生共振，故振幅不是最大，故E错误。
8．BDE
【解析】
AB.受迫振动的振幅A随驱动力的频率变化的规律如图所示：
由图可知，A错误，B正确；
CD.稳定时系统的频率等于驱动力的频率，
C错误，D正确；
E.根据共振产生的条件可知，当f＝f0时，该振动系统一定发生共振，E正确．
9．CDE
【解析】
A振动后，水平细绳上驱动力的周期TA＝2π，迫使B、C做受迫振动，受迫振动的频率等于施加的驱动力的频率，所以TA＝TB＝TC，而TC固＝2π＝TA，TB固＝2π＞TA，故C共振，B不共振，C的振幅比B的振幅大。
AB.由上分析可知，AB错误；
CDE.由上分析可知，CDE正确．
10．BDE
【解析】
AB.摇把匀速转动的频率，周期
，当振子稳定振动时，它的振动周期及频率均与驱动力的周期及频率相等，A错误，B正确．
CD.当转速减小时，其频率将更接近振子的固有频率2
Hz，弹簧振子的振幅将增大，C错误，D正确．
E.外界对弹簧振子做正功，系统机械能增大，振幅增大，故E正确．
11．（1）
（2）向左
【解析】
（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．（1）简谐运动，
0.25s，
4Hz，阻尼振动；（2）受迫振动
，0.125s，
8Hz
【解析】
（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．（1）该单摆的摆长约为1m，（2）共振时单摆的振幅为8cm，（3）共振时摆球的最大加速度为0.8m/s2，（4）若单摆的摆长变短，共振曲线的峰将右移。
【解析】
（1）由图可知当驱动力频率为0.5Hz时，单摆产生了共振现象，则单摆的固有频率f＝0.5Hz，则周期为：T2S
根据单摆的周期公式T＝2π得：L1m
（2）由图读出共振时单摆的振幅A＝8cm
（3）根据题意，a＝gsinθ，且sinθ0.08，故共振时摆球的最大加速度为0.8m/s2
（4）若单摆的摆长变短，根据单摆的周期公式T＝2π变小，T故飞f变大，共振曲线的峰将右移．