人教版（2019）高一物理第一学期选修第一册第二章6. 受迫振动 共振Word版含答案

2020-2021学年高一第一学期物理人教版2019选修第一册第二章5.
受迫振动
共振
1.一个摆长约1
m的单摆，在下列的四个随时间变化的驱动力作用下振动，要使单摆振动的振幅尽可能增大，应选用的驱动力是(
)
A.
B.
C.
D.
2.下表记录了某振动系统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，则(
)
驱动力频率/Hz
30
40
50
60
70
80
振动系统振幅/cm
10.2
16.8
27.2
28.1
16.5
8.3
A.
B.
C.
D.
3.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.较弱声音可震碎玻璃杯，是因为玻璃杯发生了共振
4.如图所示的装置，弹簧振子的固有频率是4
Hz。现匀速转动把手，给弹簧振子以周期性的驱动力，测得弹簧振子振动达到稳定时的频率为1
Hz，则把手转动的频率为(
)
A.1
Hz
B.3
Hz
C.4
Hz
D.5
Hz
5.下列振动属于受迫振动的是(
)
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
6.在如图所示的振动图像中，在1~3
s的时间范围内，下列时刻中振动物体的动能和势能之和最大的是(
)
A.1.2
s
B.2.0
s
C.2.5
s
D.3.0
s
7.一单摆做阻尼振动，则在振动过程中(
)
A.振幅越来越小，周期也越来越小
B.振幅越来越小，周期不变
C.在振动过程中，通过某一位置时，机械能始终不变
D.振动过程中，机械能不守恒，频率减小
8.下列振动,属于受迫振动的是(
)
A.用重锤敲击一下悬吊着的钟后,钟的振动
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
9.洗衣机正常工作时外壳的振动比较平稳,但是切断电源后的洗衣机外壳某一时刻振动非常厉害(如图甲所示,水波波纹大),过一会儿又振动平稳些(如图乙所示,水波波纹小),对此正确的解释是(
)
A.随着转速变化,固有频率越来越大
B.随着转速变化,固有频率越来越小
C.随着转速变化,驱动力频率越来越大
D.驱动力频率由接近固有频率逐渐远离固有频率
10.脱水机把衣服脱水完后,切断电源,电动机还要转一会儿才能停下来,在这一过程中,发现脱水机在某一时刻振动得很剧烈,然后又慢慢振动直至停止运转,其中振动很剧烈的原因是(
)
A.脱水机没有放平稳
B.电动机在这一时刻转快了
C.电动机在这一时刻的转动频率跟脱水机的固有频率相近或相等
D.是脱水机出现了故障
11.在飞机的发展史中有一个阶段,飞机上天后不久,飞机的机翼(翅膀)很快就抖动起来,而且越抖越厉害.后来经过人们的探索,利用在飞机机翼前缘处装置一个配重杆的方法,解决了这一问题.在飞机机翼前装置配重杆的目的主要是(
)
A.加大飞机的惯性
B.使机体更加平衡
C.使机翼更加牢固
D.改变机翼的固有频率
12.如图所示是物体做受迫振动的共振曲线,其纵坐标表示物体(
)
A.在不同时刻的振幅
B.在不同时刻的位移
C.在不同驱动力下的振幅
D.在不同驱动力下的位移
13.部队经过桥梁时,规定不许齐步走,登山运动员登雪山时,不许高声叫喊,主要原因是(
)
A.减轻对桥的压力,避免产生回声
B.减少对桥、雪山的冲击力
C.避免使桥发生共振和使雪山发生共振
D.使桥受到的压力更不均匀,避免登山运动员耗散能量
14.两个单摆,A摆的固有频率为f,B摆的固有频率为,若让它们在频率为的驱动力作用下做受迫振动,那么两个单摆比较(
)
A.A摆的振幅较大,振动频率为f
B.B摆的振幅较大,振动频率为
C.A摆的振幅较大,振动频率为
D.B摆的振幅较大,振动频率为
15.如图所示的装置，弹簧振子的固有频率是。现匀速转动把手，给弹簧振子以周期性的驱动力，测得弹簧振子振动达到稳定时的频率为，则把手转动的频率为（
）
A.
B.
C.
D.
16.如图所示是一个单摆的共振曲线。
（1）若单摆所处环境的重力加速度g取，试求此单摆的摆长。
（2）若将此单摆移到高山上，共振曲线的峰将怎样移动？
17.汽车的重力一般支撑在固定于轴承上的若干弹簧上，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，g取）。若人体可以看成一个弹性体，其固有频率约为2
Hz，已知汽车的质量为600
kg，每个人的质量为70
kg，则这辆车乘坐几个人时，人感到最难受？
18.如图所示,一个偏心轮的圆心为O,重心为C,它们所组成的系统在竖直方向上发生自由振动的频率为f,当偏心轮以角速度ω绕O轴匀速转动时,则当________时振动最为剧烈,这个现象称为___________。
19.(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.答案：C
解析：根据单摆的周期公式求出此摆的周期，当驱动力的周期接近该单摆的固有周期时，振幅最大，C图的周期为2
s，最接近单摆的固有周期，故选C。
2.答案：C
解析：如图所示的共振曲线，可判断出与相差越大，受迫振动的振幅越小，与越接近，受迫振动的振幅越大，并从中看出越接近，振幅的变化越慢，比较各组数据知在50~60
Hz范围内时振幅变化最小，因此，C正确。
3.答案：D
解析：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；鼓手随音乐敲击鼓面时，鼓面的振动是受迫振动，故B错误；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；较弱声音可震碎玻璃杯，是因为玻璃杯发生了共振，故D正确。
4.答案：A
解析：转动把手后，弹簧振子开始做受迫振动，受迫振动是按照外界驱动力的频率振动的，既然弹簧振子稳定后的振动频率为1
Hz，则把手转动的频率为1
Hz，A正确。
5.答案：B
解析：受迫振动是振动物体在驱动力作用下的运动，故只有B正确，AC是阻尼振动，D是简谐运动，ACD错误。
6.答案：A
解析：随着阻力的作用，机械能损失越来越多，故时刻最早，能量最大，A正确。
7.答案：B
解析：因单摆做阻尼振动，根据阻尼振动的定义可知，其振幅越来越小，而单摆振动过程中的周期是其固有周期，是由本身条件决定的，是不变的，故选项A错误，选项B正确。单摆做阻尼振动过程中，振幅逐渐减小，振动的能量也在减少，即机械能在减少，但频率不变，所以选项CD错误。
8.答案：B
解析：受迫振动是指在周期性驱动力作用下的振动,故A、C、D都是自由振动,B是受迫振动。
9.答案：D
解析：固有频率由振动系统本身因素决定,与转速等因素无关,A、B错;切断电源后,洗衣机做受迫振动,电动机转速变慢,周期变长,频率减小,开始振动厉害是洗衣机的共振现象,根据共振条件可知,驱动力频率由接近固存频率逐渐远离同有频率,D对。
10.答案：C
解析：由于电动机的转动,使脱水机做受迫振动。断电后,电动机转动的频率是逐渐变化的,当它的颊率接近或等于脱水机的固有频率时,发生共振现象,故C正确。
11.答案：D
解析：飞机的机翼(翅膀)很快就抖动起来,是因为驱动力的频率接近机翼的固有频率发生共振,在飞机机翼前装置配重杆,是为了改变机翼的固有频率,使驱动力的频率远离固有频率.故A、B、C错误,D正确.故选D.
12.答案：C
解析：共振曲线表示的是振动物体的振幅随驱动力频率的变化而变化的关系,所以纵坐标应当表示振动物体在不同驱动力下的振幅。
13.答案：C
解析：部队过桥时如齐步走,给桥梁施加周期性外力,容易使桥的振动幅度增加,即发生共振,造成桥梁倒塌;登山运动员登高山时高声叫喊,声波容易引发雪山共振而发生雪崩,故应选C。
14.答案：B
解析：两摆均做受迫振动,其振动频率应等于驱动力的频率,即,因B摆的同有频率接近驱动力的频率,故B摆的振幅较大,B正确,A、C、D错误。
15.答案：A
解析：转动把手后,弹簧振子开始做受迫振动,受迫振动是按照外界驱动力的频率振动的,既然弹簧振子稳定后的振动频率为1Hz,则把手转动的频率为1Hz,A正确:
16.答案：解：（1）由题中图像知，单摆的固有频率
由得
（2）由知，将单摆移到高山上，重力加速度g减小，其固有频率减小，故共振曲线的峰将向左移动
17.答案：5
解析：解：人体的固有频率，当汽车的振动频率与其相等时，人体与之发生共振，人感到最难受，即，得，
代入数据得，由胡克定律得
则
18.答案：;共振
解析：偏心轮转动中产生驱动力,偏心轮转动中的频率与系统固有频率f相等时会发生共振,即:,得时产生共振。
19.答案：无关;
相等;
月球;
25:4;
1