四川省内江第六中学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 配套练习（含解析）

1.4阻尼振动受迫振动
1．A、B
两个单摆，A
摆的固有频率为
4f，B
摆的固有频率为
f，若让它们在频率为
5f
的驱动力作用下做受迫振
动，则两单摆比较（
）
A．A
摆振幅较大，振动频率为
f
B．B
摆振幅较大，振动频率为
4f
C．A
摆振幅较大，振动频率为
5f
D．B
摆振幅较大，振动频率为
5f
2．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，有关B、C、D的振动以下说法正确的是
A．各摆振动周期跟A摆相同，B摆振幅最大
B．各摆振动周期不同，D摆周期最大
C．各摆振动振幅相同，B摆周期最大
D．各摆振动振幅不相同，D摆振幅最大
3．工厂测机器转速可用一种振动式转速计。振动式转速计由十几根不同长度的钢丝做成，每根钢丝的固有频率都不同。使用时，将振动式转速计固定在发动机附近，机器工作时，每转一转，活塞上下一次，产生一次振动。观察发现，固有频率为60HZ的那一根钢丝的振动幅度最大，由此可知机器的转速约为（）
A．1800r/min
B．3600r/min
C．7200r/min
D．60r/min
4．某单摆做受迫振动时，振幅A与驱动力频率f的关系图象如图所示，当地重力加速度g=9.8m/s2，则（　　）
A．该单摆做受迫振动的周期一定等于2s
B．该单摆的摆长约为1m
C．该单摆做受迫振动的振幅一定为8cm
D．该单摆做自由振动的振幅一定为8cm
5．下列关于机械振动的有关说法正确的是__________
A．简谐运动的回复力是按效果命名的力
B．振动图象描述的是振动质点的轨迹
C．受迫振动的频率等于驱动力的频率
D．当驱动力的频率等于受迫振动系统的固有频率时，振幅最大
E.机械振动的振动能量对外传播时不需要依赖介质
6．一单摆在地球表面做受迫振动，其共振曲线（振幅
A
与驱动力的频率
f
的关系）如图
所示，则
A．此单摆的固有频率为
0.5Hz
B．此单摆的摆长约为
1m
C．若摆长增大，单摆的固有频率减小
D．若摆长增大，共振曲线的峰将向右移动
7．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的振动周期相等
B．C的振幅比B的振幅小
C．A、B、C的振动周期相等
D．C与A发生共振现象
8．一个单摆在地面上做受迫振动，其共振曲线(振幅A与驱动力频率f的关系)如图所示，则下列说法正确的是(　
　)
A．此单摆的固有周期约为2
s
B．此单摆的摆长约为1
m
C．若摆长增大，单摆的固有频率增大
D．若摆长增大，共振曲线的峰将向左移动
9．蜘蛛会根据丝网的振动情况感知是否有昆虫“落网”，若丝网的固有频率为200Hz，下列说法正确的是
A．“落网”昆虫翅膀振动的频率越大，丝网的振幅越大
B．当“落网”昆虫翅膀振动的频率低于200
Hz时，丝网不振动
C．当“落网”昆虫翅膀振动的周期为0.005
s时，丝网的振幅最大
D．昆虫“落网”时，丝网振动的频率由“落网”昆虫翅膀振动的频率决定
10．一砝码和一轻弹簧构成弹簧振子，如图所示的装置可用于研究该弹簧振子的受迫振动．匀速转动把手时，曲杆给弹簧振子以驱动力，使振子做受迫振动，把手匀速转动的周期就是驱动力的周期，改变把手匀速转动的速度就可以改变驱动力的周期．若保持把手不动，给砝码一向下的初速度，砝码便做简谐运动，振动图线如图(1)所示.当把手以某一連度匀速转动，受迫振动达到稳定时，砝码的振动图线如图(2)所示．若用f0表示弹簧振子的固有频率，f表示驱动力的频率，则(
)
A．由图线可知f0
=4Hz
B．由图线可知f0=8Hz
C．由图线可知砝码做受迫振动的周期为8s
D．由图线可知，缓慢增大把手转动速度至15r/min，稳定后砝码振动的振幅也将增大
11．在火车的车厢里用细线吊着一个小球，由于在铁轨接合处火车通过受到震动使球摆动，如果每根铁轨长12.5
m，细线长0.4
m，则当火车速度达_______m/s时，球摆动的振幅最大.(g=10m/s2,结果保留2位有效数字)
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．在接近收费口的道路上安装了若干条突起于路面且与行驶方向垂直的减速带，相邻减速带间距为10m，当车辆经过减速带时会产生振动。若某汽车的固有频率为1.25Hz，则当该车以_________m/s的速度行驶在此减速区时颠簸得最厉害，我们把这种现象称为_________。
参考答案
1．C
【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5f，A摆固有频率接近驱动力的频率，则A的振幅较大，所以C正确，ABD错误。
2．A
【解析】
由A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A摆相同；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正确，BCD错误.
3．B
【解析】
当驱动力的频率等于物体固有频率时，发生共振，振幅最大。所以发动机转动的频率等于钢丝的固有频率即60HZ，所以发动机的转速：，ACD错误，B正确
4．B
【解析】
单摆做受迫振动，振动频率与驱动力频率相等；当驱动力频率等于固有频率时，发生共振，则固有频率为0.5Hz，周期为2s，驱动力的频率不是固定值，故A错误；由图可知，共振时单摆的振动频率与固有频率相等，则周期为2s，由公式T=2π
，可得L≈1m，故B正确；单摆的实际振动幅度随着驱动力的频率改变而改变，当出现共振时，单摆的摆幅才为8cm．故C错误；同理，单摆做自由振动的振幅不一定为8cm．故D错误；
【点睛】
由共振曲线可知，出现振幅最大，则固有频率等于受迫振动的频率，从而即可求解．本题关键明确：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，此时振幅达到最大．
5．ACD
【解析】
A．做简谐运动的物体所受到的回复力是按力作用效果命名的，故选项A正确；
B．振动图象描述的是振动质点在不同时刻的位移或者说描述质点位移随时间的变化关系，而不是其实际的运动轨迹，故选项B错误；
C．物体在周期性驱动力作用下做受迫振动，受迫振动的频率等于驱动力的频率．与固有频率无关，故选项C正确；
D．当驱动力的频率等于受迫振动系统的固有频率时，系统达到共振，振幅达最大，故选项D正确；
E．机械波是机械振动在介质中传播过程，必须依赖于介质，没有介质不能形成机械波，故选项E错误．
6．ABC
【解析】
A、单摆做受迫振动,振动频率与驱动力频率相等;当驱动力频率等于固有频率时,发生共振,则固有频率为0.5Hz,故A正确；?
B、由图可以知道,共振时单摆的振动频率与固有频率相等,则周期为2s.由公式
,可得L=1m,故B正确?
C、若摆长增大,单摆的固有周期增大,则固有频率减小.故C正确?
D、若摆长增大,则固有频率减小,所以共振曲线的峰将向左移动.故D错误;?
故选ABC
【点睛】
由共振曲线可以知道,出现振幅最大,则固有频率等于受迫振动的频率.结合单摆周期公式求解。
7．CD
【解析】
A振动后，水平细绳上驱动力的周期，迫使B、C做受迫振动，受迫振动的频率等于A施加的驱动力的频率，所以，而，，故C共振，B不共振，C的振幅比B的振幅大，所以C、D正确。
8．ABD
【解析】
A项：单摆做受迫振动，振动频率与驱动力频率相等，当驱动力频率等于固为频率时，发生共振，则固有频率为，周期为2s，故A正确；
B项：由图可知，共振时单摆的振动频率与固有频率相等，则周期为2s，由公式，解得：，故B正确；
C项：若摆长增大，单摆的固有周期增大，则固有频率减小，故C错误；
D项：若摆长增大，则固有频率减小，所以共振曲线的峰值将向左移动，故D正确。
9．CD
【解析】
根据共振的条件可知，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错误；当“落网”昆虫翅膀振动的频率低于200
Hz时，丝网仍然振动，B错误；当“落网”昆虫翅膀振动的周期为0.005s时，其频率：f=1/T=1/0.005＝200Hz，与丝网的固有频率相等，所以丝网的振幅最大。故C正确；受迫振动的频率等于驱动力的频率，所以昆虫“落网”时，丝网振动的频率由“落网”昆虫翅膀振动的频率决定。故D正确。故选CD。
10．CD
【解析】
ABC．有图像可知弹簧振子的固有周期为4s，因此弹簧振子的固有频率为，弹簧振子做受迫振动的周期为8s，受迫振动的频率为，故AB错误；C正确；
D．当转速n=15r/min=，即受迫振动的频率和弹簧振子的固有频率相同，物体达到共振，因此振幅增大，故D正确．
11．10
【解析】摆球的周期
当列车在长12.5m的钢轨上运行时当车厢振动的周期与单摆的周期相同时发生共振，此时摆球的振幅最大，所以
12．
200Hz
共振
【解析】试题分析：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，最容易被蜘蛛感觉到振动．
当昆虫翅膀振动的频率与丝网的振动频率相等时，昆虫振幅最大，即翅膀振动的频率f′=f=200Hz时，最容易被蜘蛛捕到它，这种现象叫做共振现象．
13．12.5；共振
【解析】
可知，汽车的固有周期为，则汽车的速度，即当速度为12.5m/s时，汽车达到共振颠簸的最厉害；