四川省泸州高中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 质量检测（含解析）

1.4阻尼振动受迫振动
1．如图所示，在一条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，其它各摆随后也跟着做受迫振动。稳定后，
A．B、C、D摆的振动周期不同
B．B、C、D摆的振动周期相同
C．D摆振幅最大
D．C摆振幅最大
2．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，测得频率为2Hz，现匀速转动摇把，转速为240r/min，则
A．当振子稳定振动时，它的振动周期是0.5s
B．当振子稳定振动时，它的振动周期是0.25s
C．当转速为240r/min时，弹簧振子的振幅最大
D．转速越大，弹簧振子的振幅就越大
3．如图所示,在一根木条上挂几个摆长不等的单摆,其中A、E的摆长相等,A摆球的质量远大于其他各摆,当A摆振动起来后,
带动其余各摆也随之振动,达到稳定后,以下关于各摆的振动的说法正确的是
A．各摆振动的周期不相等
B．C摆振动的振幅最大
C．C摆振动的周期最大
D．B、C、D、E四摆中,E摆的振幅最大
4．下列振动中属于受迫振动的是(　　)
A．用重锤敲击一下悬吊着的钟后，钟的摆动
B．打点计时器接通电源后，振针的振动
C．小孩睡在自由摆动的吊床上，小孩随着吊床一起摆动
D．弹簧振子在竖直方向上沿上下方向振动
5．下图表示一个弹簧振子作受迫振动时的振幅与驱动力频率之间的关系，
下列说法中错误的是（
）
A．驱动力频率为f2时，振子处于共振状态
B．驱动力频率为f3时，振子振动频率为f3
C．假如让振子自由振动，它的频率为f2
D．振子做自由振动时，频率可以为f1、f2、f3
6．如图所示，在一根张紧的绳上挂四个单摆，其中摆球A的质量比其它三个摆球的质量大很多，它们的摆长关系:为LC
＞LA
=
LB
＞LD
．当摆球A摆动起来后，通过张紧的绳的作用使其余三个摆球也摆动起来，达到稳定后，有（
）
A．单摆B、C、D中B摆的振幅最大，但它们振动周期一样大
B．单摆B、C、D中C摆的振幅最大，振动周期也最大
C．单摆B、C、D的振幅一样大，振动周期也一样大
D．单摆B、C、D中各摆的振幅不同，振动周期也不同
7．如图所示，在一根张紧的水平绳上挂几个小球，其中、小球摆长相等．先让小球振动起来，其他各小球随后也跟着振动起来，则观察到、、三个小球的运动情况（
）
A．小球周期最小
B．其他各小球振动周期大小相同
C．其他各小球振动振幅大小相同
D．小球振幅最大
8．两个弹簧振子，甲的固有频率是100
Hz，乙的固有频率是400
Hz，若它们均在频率是200
Hz的驱动力作用下做受迫振动，则振动稳定后(　　)
A．甲的振幅较大，振动频率是100
Hz
B．乙的振幅较大，振动频率是200
Hz
C．甲的振幅较大，振动频率是200
Hz
D．乙的振幅较大，振动频率是400
Hz
9．在张紧的绳子上挂了a、b、c、d四个单摆，摆长关系为Lc＞Lb=Ld＞La，如图所示，先让d摆动起来（摆角不超过5°，已知重力加速度为g），则下列说法正确的是
A．b摆发生振动其余摆均不动
B．所有的摆均以的周期振动
C．所有的摆均以相同摆角振动
D．a、b、c中b摆振动幅度最大
10．下列说法正确的是________
A．均匀变化的磁场产生均匀变化的电场
B．当驱动力频率等于物体固有频率时会发生共振现象
C．飞船高速飞离地球时，飞船中宇航员认为地球上的时钟变慢
D．用标准平面检查光学平面的平整程度是利用光的偏振现象
11．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像，由图可知(　　)
A．振子振动频率为f2时，它处于共振状态
B．驱动力频率为f3时，振子振动频率为f3
C．若撤去驱动力让振子做自由振动，频率是f3
D．振子做自由振动的频率可以为f1、f2、f3
12．12．2011年3月11日14时46分，日本宫城县和岩手县等地发生9.0级地震，导致很多房屋坍塌，场景惨不忍睹，就此事件，下列说法不正确的有(　　)
A．所有建筑物振动周期相同
B．建筑物的振动周期由其固有周期决定
C．所有建筑物振幅相同
D．所有建筑物均做受迫振动
13．如图所示是一个单摆的共振曲线（g=10m/s2），则（　　）
A．此单摆的摆长约为2.8m
B．此单摆的周期约为0.3s
C．若摆长增大，共振曲线的峰将向上移动
D．若摆长增大，共振曲线的峰将向左移动
14．如图所示，两个质量分别为M和m的小球，悬挂在同一根纸面上，当M在垂直于纸面的平面内摆动时，下列说法正确的是(　　)
A．两摆的振动周期是相同的
B．当两摆的摆长相等时，m摆的振幅最大
C．悬挂M的竖直细线长度变化时，m的振幅不变
D．m摆的振幅可能超过M摆的振幅
15．一砝码和一轻弹簧构成弹簧振子，图甲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，曲杆给弹簧振子一驱动力，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，振动图线如图乙所示．当把手以某一速度匀速转动，受迫振动达到稳定时，砝码的振动图象如图丙所示．若用表示弹簧振子的固有周期，表示驱动力的周期，表示受迫振动达到稳定后砝码振动的振幅，则（
）
A．由图线可知
B．由图线可知
C．当在附近时，显著增大；当比小得多或大得多时，很小
D．当在附近时，显著增大；当比小得多或大得多时，很小
参考答案
1．B
【解析】试题分析：4个单摆中，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；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，故A错误B正确；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CD错误．
2．B
【解析】摇把的转速为n=240r/min=4r/s，它的周期；转动摇把时，弹簧振子做受迫振动；振子做受迫振动，振动周期等于驱动力的周期，当振子稳定振动时，它的振动周期是0.25s，故A错误，B正确；弹簧振子的固有周期，当驱动力周期是0.5s时，提供驱动力的摇把转速为2r/s=120r/min，振子发生共振，振幅最大，故C错误；摇把转动的周期与弹簧振子固有周期相差越小，振子的振幅越大，并不是转速越大，弹簧振子的振幅就越大，故D错误；故选B．
3．D
【解析】A摆振动起来后，使得B、C、D、E做受迫振动，振动的频率都等于A振动的频率．所以各摆振动的周期都相等．故AC错误．E摆的摆长与A摆相等，则固有周期相等，即固有频率相等．可见，受迫振动的频率和E摆振动的频率相等，发生共振，振幅最大．故B错误、D正确．
故选D．
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．
4．B
【解析】
A.敲击后的钟不再受驱动力，其振动是自由振动，不属于受迫振动，故A错误；
B.电磁式打点计时器接通电源后，振针的振动受电源的驱动，属于受迫振动，振荡频率等于交流电的频率，故B正确；
C.小孩睡在自由摆动的吊床上，小孩随着吊床一起摆动，由于空气阻力的作用，小孩和吊床一起做阻尼振动，故选项C错误；
D.忽略空气阻力，弹簧振子在竖直方向上沿上下方向振动时，受到的合外力属于简谐运动回复力的特点，故属于简谐振动，故D错误．
点睛：受迫振动也称强迫振动，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，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，结合共振的利用与防止的方法解答．
5．D
【解析】A、由共振曲线可知，出现振幅最大时，固有频率等于驱动力的频率，为f2，A正确；
B、受迫振动的频有驱动力频率决定，驱动力的频率为f3时，振子振动的频率也为f3，故B正确；
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f2．振子自由振动的频率由系统本身决定，为f2．故C正确；
D、振子作自由振动时，频率由系统本身决定，为f2，D错误；
本题选错误的，故选D。
6．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。
点睛：本题关键明确两点：受迫振动的频率等于驱动力频率；当固有频率等于驱动力频率时，出现共振现象。
7．B
【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，而由于A、C摆长相同，所以这两个摆的固有频率相同，则C摆出现共振现象，振幅最大．故B正确，ACD错误；故选B.
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．
8．C
【解析】
两个弹簧振子在频率为200Hz的驱动力作用下做受迫振动时，甲乙振动的频率等于200Hz，甲的固有频率接近于驱动力的频率，所以甲的振幅较大.
A．甲的振幅较大，振动频率是100
Hz与分析不符，故A错误．
B．乙的振幅较大，振动频率是200
Hz与分析不符，故B错误．
C．甲的振幅较大，振动频率是200
Hz与分析相符，故C正确．
D．乙的振幅较大，振动频率是400
Hz与分析不符，故D错误．
9．BD
【解析】
试题分析：d摆摆动起来后，通过水平绳子对a、b、c三个摆施加周期性的驱动力，使a、b、c三摆做受迫振动，a、b、c三摆做受迫振动的频率等于驱动力的周期，由于驱动力周期相同，则a、b、c三摆均以相同周期振动，据振动周期公式可知d摆的周期T=；由于b摆的固有频率与驱动力频率相同，故b摆的振幅最大，即振动的摆角不同；故AC错误，BD正确；故选BD．
考点：受迫振动；共振
【名师点睛】本题考查了受迫振动的频率问题，难度不大，是一道基础题，熟练掌握基础知识即可正确解题，此知识点注意与生活实际的结合。
10．BC
【解析】根据麦克斯韦电磁理论可知，均匀变化的磁场产生稳定的电场，选项A错误；
当驱动力频率等于物体固有频率时会发生共振现象，选项B正确；根据相对论可知，飞船高速飞离地球时，飞船中宇航员认为地球上的时钟变慢，选项C正确；
用标准平面检查光学平面的平整程度是利用光的干涉现象，选项D错误；故选BC.
11．AB
【解析】
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f2．故A正确．受迫振动的频率有驱动力频率决定，驱动力的频率为f3时，振子振动的频率也为f3，故B正确．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f2．振子自由振动的频率由系统本身决定，为f2．故C错误．振子作自由振动时，频率由系统本身决定，为f2．故D错误．故选AB．
点睛：振子自由振动的频率由系统本身决定；受迫振动的频率有驱动力频率决定；固有频率等于受迫振动的频率时出现振幅最大．
12．BC
【解析】由于物体作受迫振动达到稳定后的振动周期是由驱动力的周期来决定的，而跟振动物体本身的固有周期无关，而发生共振的条件是驱动力的频率等于物体本身固有的频率，故AD正确，BC错误；此题选择错误的选项，故选BC.
13．AD
【解析】
试题分析：当驱动力频率等于单摆的固有频率时，产生共振现象．由此可知单摆周期，根据单摆的周期公式求出摆长．
由单摆的共振曲线可知，当驱动力频率为0.3Hz时单摆产生了共振现象，则单摆的固有频率即为0.3Hz，固有周期为，根据解得，故A正确B错误；若摆长增大，则固有周期增加，固有频率减小，所以共振曲线的峰将向左移动，C错误D正确．
14．ABD
【解析】A、M摆动时，m摆做受迫振动，稳定后，m摆的振动周期等于驱动力的周期，即等于M摆的周期，选项A正确；
B、当m摆长与M摆长相等时，两者的固有频率相等，而M摆的固有周期就是使m做受迫振动的驱动力周期，可见m摆处于共振状态且振幅最大，选项B正确；
C、M摆摆长发生变化，就是使m做受迫振动的驱动力周期发生变化，由于m的固有周期不变，这样两个周期差就发生了变化，m的振幅发生变化，选项C错误；
D、单摆振动的能量不仅与振幅有关，还跟振动系统的质量有关，如果M的振动比m的大得多，从M向m传递的能量有可能使m的振幅大于M的振幅，选项D正确。
故选：ABD。
【名师点睛】
本题是关于单摆、受迫振动综合应用的题目，解题关键是掌握产生共振的条件；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；单摆振动的能量与振幅、振动系统的质量有关，据此分析判断。
15．AC
【解析】
题图甲是保持把手不动，弹簧振子自由振动的振动图像，该图像的周期为固有周期，由图可知，固有周期是4
s，选项A对，B错．在做受迫振动时，驱动力的周期越接近固有周期，其振动的振幅就越大，比较题图乙中驱动力的周期为8
s，弹簧振子没有发生共振，故选项C对，D错．