邻水县第二中学2019-2020学年高中物理教科版选修3-4：1.4阻尼振动 受迫振动 巩固练习（含解析）

1.4阻尼振动受迫振动
1．下列说法正确的是（　　）
A．洗衣机工作时机壳的振动频率等于其固有频率
B．鼓手随音乐敲击鼓面时鼓面的振动是自由振动
C．为了防止桥梁发生共振而坍塌,部队要齐步通过桥梁
D．声音可振碎玻璃杯，是因为玻璃杯发生了共振
2．一洗衣机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强烈，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，洗衣机波轮的运转频率比洗衣机的固有频率大
B．正常工作时，洗衣机波轮的运转频率比洗衣机的固有频率小
C．正常工作时，洗衣机波轮的运转频率等于洗衣机的固有频率
D．只有当洗衣机振动最剧烈时，洗衣机做受迫振动
3．如图甲所示，一个有固定转动轴的竖直圆盘转动时，固定在圆盘上的小圆柱带动一个形支架在竖直方向振动，
形支架的下面系着一个由弹簧和小球组成的振动系统．圆盘静止时，让小球做简谐运动，其振动图像如图乙所示．圆盘匀速转动时，小球做受迫振动．小球振动稳定时．下列说法正确的是（
）
A．小球振动的固有频率是
B．小球做受迫振动时周期一定是
C．圆盘转动周期在附近时，小球振幅显著增大
D．圆盘转动周期在附近时，小球振幅显著减小
4．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
5．一根绷紧的绳上，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
6．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
7．一洗衣机在正常工作时非常平稳，当切断电源后发现先是振动越来越剧烈、然后振动逐渐减弱，这一过程中洗衣机振幅随波轮转速（国际单位制中，转速与波轮对洗衣机施加的力的频率数值上相等）变化的关系图线如图所示，对这一现象下列说法正确的是（
）
A．正常工作时，洗衣机波轮的转速数值上大于洗衣机的固有频率
B．正常工作时，洗衣机波轮的转速数值上小于洗衣机的固有频率
C．当洗衣机振动最剧烈时，洗衣机的固有频率最大
D．当洗衣机振动最剧烈时，波轮转速数值上恰等于洗衣机的固有频率
8．据《天中记》一书记载，晋初（公元3世纪）时，京城有户人家挂着的铜盘每天早晚轻轻自鸣两次，人们十分惊恐．学者张华判断，这是铜盘与皇宫早晚的钟声共鸣所致.后来把铜盘磨薄一些，它就不再自鸣了．关于这个现象，下列说法中正确的是（
）
A．共鸣是一种共振
B．铜盘共鸣时的振动频率等于皇宫钟声的频率
C．把铜盘磨薄改变了驱动力的频率
D．把铜盘磨薄使铜盘的固有频率远离驱动力的频率
9．下列说法正确的是
。
A．单摆在周期性外力作用下做受迫振动，其振动周期与单摆的摆长无关
B．真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的
C．变化的电场一定产生变化的磁场，变化的磁场一定产生变化的电场
D．对于同一障碍物，波长越短的光越容易绕过去
E.
用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度是利用了光的干涉
10．如图所示，一根水平张紧的绳子系着5个单摆，摆长自左向右依次为、、、、；若让D先摆动起来，其周期为T.在这以后，A、B、C、E各摆的情况是(　　)
A．B摆振幅最大
B．E摆振幅最大
C．C摆振动的周期为T
D．A摆振动的周期大于T
11．火车在轨道上行驶时，由于在钢轨接头处车轮受到撞击而上下振动。如果防震弹簧每受的力将被压缩，而每根弹簧的实际负荷为，已知弹簧的振动周期，问车速为多大时，列车振动得最剧烈？（设钢轨长为，取）
12．汽车的重力一般支撑在固定于轴承上若干弹簧上，弹簧的等效劲度系数．汽车开始运动时，在振幅较小的情况下，其上下自由振动的频率满足（为弹簧的压缩长度）．若人体可以看成一个弹性体，其固有频率约为，已知汽车的质量为，每个人的质量为，则这辆车乘坐几个人时，人感到最难受？（）
13．如图所示是一个单摆的共振曲线。
(1)若单摆所处的环境重力加速度g=，试求此摆的摆长；
(2)若将此摆移到高山，共振曲线的峰将怎样移动。
参考答案
1．D
【解析】
A．正常工作时，洗衣机波轮的运转频率比洗衣机的固有频率大，所以洗衣机工作时机壳的振动频率大于其固有频率，故A错误；
B．鼓手随音乐敲击鼓面时鼓面的振动是受迫振动，故B错误；
C．部队经过桥梁时，规定不许齐步走，主要原因是避免使桥发生共振，故C错误；
D．较弱声音可振碎玻璃杯，是因为玻璃杯发生了共振，故D正确；
2．A
【解析】
ABC．洗衣机切断电源，波轮的转动逐渐慢下来，在某一小段时间内洗衣机发生了强烈的振动，说明此时波轮的频率与洗衣机固有频率相同，发生了共振.所以正常工作时，洗衣机波轮的运转频率比洗衣机的固有频率大；此后波轮转速减慢，则驱动力频率小于固有频率，所以共振现象消失，洗衣机的振动随之减弱，所以A正确，B、C错误.
D．洗衣机一直在做受迫振动，只是当运转频率等于固有频率时发生共振；故D错误.
3．C
【解析】由图读出：小球振动的固有周期，则其固有频率为，A错误；小球做受迫振动时周期等于驱动力的周期，即等于圆盘转动周期，不一定等于固有周期，B错误；圆盘转动周期在附近时，驱动力周期等于振动系统的固有周期，小球产生共振现象，振幅显著增大，C正确D错误．
4．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．
5．B
【解析】
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．
6．B
【解析】
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.
7．AD
【解析】
A.当波轮振动频率等于洗衣机固有频率时，发生共振，振幅最大，所以根据图像可知，正常工作时，洗衣机波轮的转速数值上大于洗衣机的固有频率，故A正确
B.根据选项A的分析，故B错误
C.固有频率是自身属性，不随外界变化。故C错误
D.当波轮振动频率等于洗衣机固有频率时，发生共振，振动最剧烈，故D正确
故选AD
8．ABD
【解析】
A.共鸣是可发声的物体之间的共振,故A正确；
B.发生共鸣的条件频率相等,所以B选项是正确的?；
C.把铜盘磨薄改变了固有频率,故C错误?
D.把铜盘磨薄使铜盘的固有频率不等于驱动力的频率,这样就不会在发生共鸣了，所以D选项是正确的?
故选ABD
【点睛】
共鸣是可发声的物体之间的共振,是A发声物体发出的声音通过空气等媒介传到B发声物体,并引起它的共振,发出声音,称共鸣.发生共鸣的条件频率相等
9．ABE
【解析】
A项：单摆在周期性外力作用下做受迫振动，其振动的周期等于驱动力的周期，与单摆的固有周期无关，故A正确；
B项：根据相对论的基本原理知真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，故B正确；
C项：根据电磁场理论可知，均匀变化的电场产生稳定的磁场，均匀变化的磁场一定产生稳定的电场，故C错误；
D项：同一障碍物，波长越长的光波，越容易发生明显的衍射，越容易绕过去，故D错误；
E项：用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度是利用了光的薄膜干涉，即空气薄膜的前后两个表面反射的光相干涉，故E正确。
故选：ABE。
10．AC
【解析】
CD：A、B、C、E四个摆在D摆振动时产生的驱动力作用下做受迫振动；尽管A、B、C、E四个摆的摆长不同，固有周期不同；但它们做受迫振动的周期都等于D摆的振动周期。故C项正确，D项错误。
AB：在A、B、C、E四个摆中，B摆的摆长等于D摆的摆长，B摆的固有频率等于D摆产生的驱动力的频率，发生共振，振幅最大。故A项正确，B项错误。
【点睛】
物体做受迫振动时的频率（周期）等于驱动力的频率（周期）；当驱动力的频率等于物体的固有频率时，物体的振幅最大，出现共振现象。
11．
【解析】
由题意可知弹簧在做受迫振动，要使振动最强烈，必然使弹簧发生共振，此时必须满足：
（或）。
根据题意知，防震弹簧的劲度系数为
.
由于每根弹簧的实际负荷为，所以弹簧的固有周期为
当振动最强烈时有
，
故火车的速度为
.
12．5人
【解析】
人体的固有频率为：
，
当汽车的振动频率与其相等时，人体与之发生共振，人感觉最难受，即：
，
得：
，
代入数据得：
，
由胡克定律得：
，
13．(1)6.25m；(2)向左移动
【解析】
(1)由图可知，当驱动力的频率等于0.2Hz时，单摆的振幅最大，所以摆的固有频率为0.2Hz，固有周期T=5s；根据单摆的周期公式，此摆的摆长
(2)若将此摆移到高山，因重力加速度变小，故固有周期变大，固有频率变小，故共振曲线的峰将向左移动。