绵阳市普明中学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 课时训练（含解析）

1.4阻尼振动受迫振动
1．如图所示，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．驱动力频率为时，振子处于共振状态
B．驱动力频率为时，振子的振动频率为
C．假如让振子做自由振动，它的频率为
D．振子做自由振动时，频率可以为、、
2．如图所示，在一根张紧的绳子上挂几个摆，其中A、B的摆长相等．先让A摆振动起来，B、C、D三个摆随后也跟着振动起来，则稳定时
A．三个摆振动的振幅大小相等
B．三个摆的振幅大小不同，B摆的振幅最大
C．B摆的振动周期最大，D摆的振动周期最小
D．D摆的振动周期最大，C摆的振动周期最小
3．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
4．A、B两个弹簧振子，A的固有频率为f，B的固有频率为4f。若它们均在频率为3f的驱动力作用下做受迫振动，则：（
）
A．A的振幅较大，振动频率为f
B．B的振幅较大，振动频率为3f
C．A的振幅较大，振动频率为3f
D．B的振幅较大，振动频率为4f
5．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
6．(多选)如图1所示，竖直圆盘转动时，可带动固定在圆盘上的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，共同组成一个振动系统．当圆盘静止时，小球可稳定振动．现使圆盘以4s的周期匀速转动，经过一段时间后，小球振动达到稳定．改变圆盘匀速转动的周期，其共振曲线（振幅A与驱动力的频率f的关系）如图2所示，则（
）
A．此振动系统的固有频率约为0.25Hz
B．此振动系统的固有频率约为3Hz
C．若圆盘匀速转动的周期增大，系统振动的固有频率不变
D．若圆盘匀速转动的周期增大，共振曲线的峰值将向右移动
7．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
受迫振动的振幅/cm
10.2
16.8
27.12
28.1
16.5
8.3
A．f固=60
Hz
B．60HzC．50HzD．以上三个答案都不对
8．如图所示，在一根张紧的水平绳上挂几个摆，其中
A，E
摆长相
等；先让
A
摆振动起来，其他各摆随后也跟着振动起来，则(??)
A．其它各摆摆动周期跟
A
摆相同
B．其它各摆振动振幅大小相同
C．其它各摆振动振幅大小不相同，E
摆振幅最小
D．其它各摆振动周期大小不同，D
摆周期最大
9．如图曲轴上悬挂一弹簧振子，摇动摇把，曲轴可以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，测得其频率为2Hz，然后匀速转动摇把，转速240转/分，当振子振动稳定时，它的振动周期为(
)
A．0.5s
B．0.25s
C．2s
D．4s
10．下列说法正确的是____________
A．在同一地点，单摆做简谐振动的周期与其摆长成正比
B．弹簧振子做简谐振动时，振动系统的势能与动能之和保持不变
C．弹簧振子做简谐振动时，弹簧的劲度系数越大，单摆做简谐振动的周期越大
D．系统做稳定的受迫振动时，系统振动的频率等于周期性驱动力的频率
E.
已知弹簧振子初始时刻的位置、振幅及周期，仍不一定能确定振子在任意时刻的位置
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．
蜘蛛虽有8只眼睛，但视力很差，完全靠感觉来捕食和生活，它的腿能敏捷地感觉到丝网的振动，如图所示为丝网做受迫振动的振幅－频率关系图象．由图可知，落在网上的昆虫翅膀振动的频率为_________Hz左右时，蜘蛛感到网振动最为强烈，这种现象称为____________．
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．A
【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，所以驱动频率为时，振子处于共振状态，故A项正确．
B．受迫振动的频率由驱动力频率决定，驱动力的频率为时，振子振动的频率也为，故B项错误．
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，振子自由振动的频率等于系统本身的固有频率，为，故CD两项错误．
【点睛】
振子做自由振动时，振子振动的频率等于其固有频率；振子做受迫振动时，振子振动的频率等于驱动力的频率．
2．B
【解析】
AB、由A摆摆动从而带动其它3个单摆做受迫振动，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B摆的固有频率与A摆的相同，故B摆发生共振，振幅最大，故A错误，B正确；
CD、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A摆相同，CD错误．
3．A
【解析】
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。
4．B
【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A、B两个单摆都做受迫振动，频率为3f，B摆固有频率接近3f，则B的振幅较大，故B正确，ACD错误。
5．C
【解析】
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．
6．B
【解析】
由振子的共振曲线可得，此振动系统的固有频率约为3Hz，故B正确，A错误；振动系统的振动频率是由驱动力的频率决定的，所以若圆盘匀速转动的周期增大，系统的振动频率减小，故C错误；共振曲线的峰值表示振子的固有频率，它是由振动系统本身的性质决定的，与驱动力的频率无关，故D错误．
7．C
【解析】
固有频率等于驱动力的频率时，振幅最大，固有频率越接近驱动力频率，振幅越大；表格中当驱动力频率为60Hz时，振幅最大，说明固有频率在50Hz-70Hz之间，C正确．
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，振动周期都等于A摆的振动周期，故A正确，D错误；由于A、E摆长相同，所以这两个摆的固有频率相同，则E摆出现共振现象，振幅最大。故B
C错误。
9．B
【解析】
受迫振动的频率等于驱动力频率，驱动力频率根据题意可得为0.25s，所以选A
10．BDE
【解析】
根据单摆的周期公式，得；在同一地点，g一定，则知T2与L成正比，即单摆做简谐振动的周期的平方与其摆长成正比。故A错误。弹簧振子做简谐振动时，振动系统的机械能守恒，即振动系统的势能与动能之和保持不变。故B正确。根据单摆的周期公式，可知弹簧的劲度系数越大，弹簧振子做简谐振动的周期越小。故C错误；系统做稳定的受迫振动时，系统振动的频率等于周期性驱动力的频率，与固有频率无关，故D正确。振动质点在同一位置振动方向有两种，所以已知弹簧振子初始时刻的位置，不知道初始时刻振子的振动方向，根据振动周期，不能知道振子在任意时刻运动速度的方向，仍不一定能确定振子在任意时刻的位置。故E正确。
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．
12．200
共振
【解析】
由图可知，当在网上的昆虫翅膀振动的频率为
200Hz左右时，丝网的振幅最大，蜘蛛感到网振动最为强烈；当策动力的频率等于物体的固有频率时，物体振动的振幅最大，这种情况倍称为共振．
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．