怀仁县巨子高中2019-2020学年高中物理鲁科版选修3-4：1.4生活中的振动 学业测评（含解析）

1.4生活中的振动
课时作业
1．受迫振动在稳定状态时（　　）
A．一定做简谐运动
B．不可能是简谐运动
C．一定按驱动力的频率振动
D．一定发生共振
2．如图所示当振动起来后，通过绷紧水平绳迫使、振动起来，说法正确的是（
）
A．、、三个单摆的周期均不相同
B．只有、两个单摆周期相同
C．、、三个单摆的振幅相同
D．的振幅比的振幅小
3．下列说法不正确的是(　　)
A．挑水时为了防止水从桶中荡出，可以加快或减慢走路的步频
B．在连续均匀的海浪冲击下，停在海面的小船上下振动，是共振现象
C．部队要便步通过桥梁，是为了防止桥梁发生共振而坍塌
D．较弱声音可振碎玻璃杯，是因为玻璃杯发生了共振
4．下表记录了某弹簧振子在不同频率的驱动力作用下的振幅，若该弹簧振子的固有频率为，则
驱动力频率
15
20
25
30
35
40
受迫振动振幅
9.1
15.6
26.9
27.8
15.1
9.3
A．
B．
C．
D．
5．如图所示演示装置，一根张紧的水平绳上挂着5个单摆，其中A、D摆长相同，先使A摆摆动，其余各摆也摆动起来，可以发现(
)
A．各摆摆动的周期均与A摆相同
B．B摆振动的周期最短
C．C摆振动的周期最长
D．B摆的振幅最大
6．如图是一个单摆的共振曲线，已知重力加速度为g，根据图线可以得出的是（
）
A．单摆的固有频率
B．单摆的固有周期
C．这个单摆的摆长
D．单摆的摆球质量
7．关于受迫振动，下列说法正确的是（
）
A．受迫振动是在外力作用下的振动
B．受迫振动是在周期性驱动力作用下的振动
C．受迫振动的频率一定等于其固有频率
D．受迫振动的频率一定等于驱动力的频率
8．如图所示为一个弹簧振子做受迫振动时振幅与驱动力频率之间的关系图象，由图可知（
）
A．振子振动频率为时，它处于共振状态
B．驱动力频率为时，振子振动频率为
C．若撤去驱动力让振子做自由振动，频率是
D．振子做自由振动的频率可以为、、
9．下列说法中正确的是(　　)
A．有阻力的振动叫做受迫振动
B．物体振动时受到外力作用，它的振动就是受迫振动
C．物体在周期性外力作用下的振动叫做受迫振动
D．物体在周期性外力作用下振动，它的振动频率最终等于驱动力频率
10．有甲、乙、丙三个质量相同的单摆，它们的固有频率分别为f、4f、5f，都在频率4f的同一驱动力作用下做受迫振动，比较这三个单摆
A．它们的振幅相同
B．乙的振幅最大
C．它们的振动频率都是4f
D．甲、乙、丙的振动频率分别为f、4f、5f
11．（1）某同学在用单摆测定重力加速度的实验中，测量5种不同摆长情况下单摆的振动周期，记录表格如下：
摆长L(m)
0.5
0.8
0.9
1.0
1.2
周期T(s)
1.42
1.79
1.90
2.00
2.20
T2(s2)
2.02
3.20
3.61
4.00
4.84
①.以L为横坐标，T2为纵坐标，作出T2—L图线，并利用此图线可求出重力加速度g＝__．
②.若通过计算测得重力加速度g的值偏大，其原因可能是______
A．摆球质量太大
B．单摆振幅偏小
C．误将n次全振动记录为（n+1）次
D．误将摆线长当成摆长，未加小球的半径
（2）．如图是一个单摆在淮州中学实验室做受迫振动时的共振曲线．
①.该单摆的摆长__（取）
②.若用摆长相同的单摆装置分别在淮州中学、北京大学实验室做相同的受迫振动实验，则在北京大学实验室得到的共振曲线与上图比较：共振曲线的“峰”__（填“向左移动”、“保持不变”或“向右移动”）
12．如图所示，一个竖直圆盘转动时，固定在圆盘上的小圆柱带动一个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组成的振动系统，小球浸没在水中。当圆盘静止时，让小球在水中振动，球将做阻尼振动。现使圆盘以不同的频率振动，测得共振曲线如右图。（为方便计算，
，结果保留三位有效数字）
（1）当圆盘以0.4s的周期匀速转动，经过一段时间后，小球振动达到稳定，它振动的频率是多少？
（2）若一个单摆的摆动周期与小球做阻尼振动的周期相同，该单摆的摆长为多少？
13．如图所示为一单摆的共振曲线，则该单摆的摆长为多少？如果摆长变长一些，画出的图像高峰将向那个方向移动，并简要说明理由（无理由说明或说错均不得分）。(g＝10m/s2)
参考答案
1．C
【解析】A、在外来周期性力的持续作用下，振动系统发生的振动称为受迫振动，可以是简谐运动，也可以是阻尼振动，故A
B错误；
C、物体的受迫振动达到稳定状态时，其振动的频率与驱动力频率相同，故C正确；
D、只有当周期性驱动力的频率和物体的固有频率相等时振幅达到最大，即发生共振，驱动力频率与系统的自由振动的频率不一定相等，故D错误。
点睛：本题关键是明确受迫振动的概念，知道受迫振动的频率特点。
2．D
【解析】
试题分析：由题意A做自由振动，B、C做受迫振动，受迫振动的周期等于驱动力的周期，即等于A的固有周期；C发生共振，振幅最大．
由题意，摆A做自由振动，其振动周期就等于其固有周期，而摆B、摆C在A产生的驱动力作用下做受迫振动，受迫振动的周期等于驱动力的周期，即等于A的固有周期，所以三个单摆的振动周期相等，AB错误；由于摆C和摆A的摆长相等，则摆C的固有周期与驱动力周期相等，产生共振，其振幅比摆B大，C错误D正确．
3．B
【解析】
A、挑水的人由于行走，使扁担和水桶上下振动，当扁担与水桶振动的固有频率等于人迈步的频率时，发生共振，结果水桶中的水溢出．为了防止水从水桶中荡出，可以加快或减慢走路的步频，故A正确；
B、停在海面的小船受到海浪的冲击上下振动，是受迫振动，故B错误；
C、部队过桥时为避免脚步的频率等于桥梁的固有频率而发生共振，部队要便步通过桥梁，C正确；
D、较弱声音可振碎玻璃杯，是因为声音的频率等于玻璃杯的固有频率而发生共振，D正确．
本题选择错误答案，故选B．
4．C
【解析】
当驱动力的频率等于弹簧振子的固有频率时，出现振幅最大的现象叫共振，由表格数据可知，当驱动力的频率在范围内的某值时出现振幅最大，可知弹簧振子的固有频率为；
A.
，与结论不相符，选项A错误；
B.
，与结论不相符，选项B错误；
C.
，与结论相符，选项C正确；
D.
，与结论不相符，选项D错误；
5．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，故A正确，BC错误；由于A、D摆长相同，所以这两个摆的固有频率相同，则D摆出现共振现象，振幅最大．故D错误．故选A.
点睛：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．
6．ABC
【解析】
AB.由单摆的共振曲线知，当驱动力的频率为0.3Hz时单摆产生了共振现象，则单摆的固有频率，固有周期为；故A项符合题意；B项符合题意.
C.由单摆的周期公式，已知重力加速度g，可求出周期T，则能得到单摆的摆长；故C项符合题意.
D.因单摆的周期T与球的质量m无关，则题目所给条件不能求出小球的质量;D项不合题意.
7．BD
【解析】
AB.受迫振动必须是在周期性外力作用下的振动，也就是在一定频率的驱动力作用下的振动，故A项不合题意，B项符合题意.
CD.物体做受迫振动的频率等于驱动力的频率，不一定与固有频率相等，故C项不合题意，D项符合题意.
8．AB
【解析】
A.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，即为，故A项符合题意.
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项符合题意.
C.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由系统本身决定，为，故C项不合题意.
D.振子做自由振动时，频率由系统本身决定，为，故D项不合题意.
9．CD
【解析】
物体在周期性外力作用下的振动叫做受迫振动，故C正确，B错误；这个周期性的外力能给振动物体补充能量，而阻力不行，故A错误；受迫振动的频率最终等于驱动力频率，故D正确。所以CD正确，AB错误。
10．BC
【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．则它们的振动频率都是4f，且乙的振幅最大,所以BC正确，AD错误．故选BC．
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．
11．9.86
C
1
向右移动
【解析】
（1）①由单摆周期公式
可得：
，所以T2-l图线是过坐标原点的一条直线，如图所示
直线的斜率是
，所以
，做出的具体图象如图所示，求得直线斜率k=4.00，故
．
②根据
可得：
A、B单摆的周期与振幅、摆球的质量无关，故AB均错误．
C、将振动次数n记为（n+1），测得的单摆周期T偏小，则知g的测量偏大．故C正确．
D、将摆线长当作摆长，未加摆球的半径，摆长偏小，则知g的测量偏小．故D错误．
（2）①由单摆的共振曲线可知，当驱动力频率为0.5Hz时单摆产生了共振现象，则单摆的固有频率即为0.5Hz，固有周期为T=2s；根据单摆的周期公式
摆长为：
②北京大学实验室位置重力加速度大于淮州中学，所以周期变小，固有频率变大，峰值向右移动．
12．（1）；（2）
【解析】（1）当圆盘以的周期匀速转动，经过一段时间后，小球振动达到稳定，是受迫振动，振动周期等于驱动力的周期，为，故有：
。
（2）一个单摆的摆动周期与球做阻尼振动的周期相同，故为，根据，有：
。
点睛：解决本题的关键知道振子受迫振动的频率等于驱动力的频率，振动系统的固有频率是由振动系统本身的性质决定的，与驱动力的频率无关。
13．左移或向原点方向移动
【解析】试题分析：根据产生共振的条件：驱动力频率与物体的固有频率相等分析解题，根据单摆周期公式求解摆长；根据摆长的变化判断频率的变化，然后判断波峰移动方向
由共振曲线可知：当驱动力频率f=0.5Hz时产生共振现象，则单摆的固有频率为：，所以周期。由单摆的周期公式可得：。理由摆长变长周期增大，频率减小，所以左移或向原点方向移动