2.6 受迫振动 共振同步练习 —【新教材】人教版(2019)高中物理选择性必修一(word含答案)

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名称 2.6 受迫振动 共振同步练习 —【新教材】人教版(2019)高中物理选择性必修一(word含答案)
格式 docx
文件大小 352.7KB
资源类型 教案
版本资源 人教版(2019)
科目 物理
更新时间 2021-04-25 16:38:53

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文档简介

受迫振动共振练习
一、单选题(每道题只有一个正确答案)
下列关于机械振动的说法正确的是
A. 受迫振动稳定后,其振动的周期总等于系统的固有周期
B. 阻尼振动振幅逐渐减小,同时周期也逐渐减小
C. 当驱动力的频率等于振动系统的固有频率时,受迫振动的振幅最大
D. 为避免共振现象发生时,应使驱动力频率接近或等于振动系统的固有频率
一个单摆做受迫振动,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. 此单摆的固有周期约为0.5s
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,共振曲线的峰将向右移动
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.当a球垂直纸面振动时,通过张紧的绳子给b、c、d摆施加驱动力,使其余各摆做受迫振动.观察b、c、d摆的振动发现(? ? )
A. b摆的摆角最大
B. c摆的周期最小
C. d摆的频率最小
D. b、c、d的摆角相同
关于受迫振动和共振,下列说法不正确的是(????)
A. 火车过桥时限制速度是为了防止火车发生共振
B. 若驱动力的频率为5?Hz,则受迫振动稳定后的振动频率一定为5?Hz
C. 当驱动力的频率等于系统的固有频率时,受迫振动的振幅最大
D. 一个受迫振动系统在非共振状态时,同一振幅对应的驱动力频率一定有两个
如图甲所示,在一条张紧的绳子上挂几个摆.当a摆振动的时候,其余各摆在a摆的驱动下也逐步振动起来,不计空气阻力,达到稳定时,b摆的振动图像如图乙.下列说法正确的是(????)
?
A. 稳定时b摆的振幅最大
B. 稳定时b摆的周期最大
C. 由图乙可以估算出b摆的摆长
D. 由图乙可以估算出c摆的摆长
关于图中四幅图所涉及物理知识的论述中,正确的是(????)
A. 甲图中,海面上的“海市蜃楼”现象是光的衍射现象引起的
B. 乙图中,演示简谐运动的图象实验中,若匀速拉动纸条的速度较小,则由图象测得简谐运动的周期较短
C. 丙图中,可利用薄膜干涉检查样品的平整度
D. 丁图中,显示的是阻尼振动的固有频率f与振幅A的关系图线
如图所示是单摆做阻尼振动的振动图象,下列说法正确的是(????)
A. 摆球A时刻的动能等于B时刻的动能
B. 摆球A时刻的势能等于B时刻的势能
C. 振动过程中摆球的动能不断减小
D. 振动过程中摆球的势能不断减小
如图所示的装置可用于研究受迫振动。匀速转动把手时,曲杆给系统(轻弹簧和砝码)以驱动力,使其做受迫振动,把手匀速转动的周期就是驱动力的周期T,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,系统便按照本身固有周期T0自由振动。下列说法正确的是(????)
A. 当T接近T0时,系统振幅会显著增大
B. 当T比T0大的越多时,系统振幅会显著增大
C. 匀速转动把手的速度越大,系统的振幅也越大
D. 匀速转动把手的速度越小,系统的振幅也越小
钢琴的“中央C”即为C调do,频率约为261.2Hz,下列说法正确的是(????)
A. 一边做仰卧起坐一边听,由于多普勒效应,琴发出的音调会有变化
B. 当障碍物尺寸接近波长或小于波长时,才能发生衍射现象
C. 隔着门缝听到琴声,是由于衍射现象造成的
D. 假如琴边古筝也有一根调到C调do的弦,由于构造不同,它们无法发生共振
二、多选题(每道题有多个选项)
把一个筛子用四根弹簧支撑起来,筛子上装一个电动偏心轮,它每转一周,给筛子一个驱动力,这就做成了一个共振筛,如图甲所示。该共振筛的共振曲线如图乙所示,已知增大电压,可使偏心轮转速提高。增加筛子质量,可增大筛子的固有周期。现在,在某电压下电动偏心轮转速是42r/min。为了使筛子的振幅增大,下列做法正确的是(????)
??
图甲? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 图乙
A. 提高输入电压 B. 降低输入电压 C. 增加筛子质量 D. 减少筛子质量
关于共振现象,下列说法中正确的是(????)
A. 军队士兵过桥时使用便步,是为了防止桥发生共振现象
B. 防止共振现象时要尽量使驱动力的频率与物体固有频率一致
C. 洗衣机切断电源后会经历一个剧烈的振动阶段,是共振现象
D. 只有发生共振时,受迫振动频率才等于驱动力的频率
如图所示,一水平长绳上系着一个弹簧和小球组成的振动系统,小球振动的固有频率为2Hz,现在长绳两端分别有一振源P、Q同时开始以相同振幅A上下振动一段时间,某时刻两个振源在绳上形成的波形如图所示,两列波先后间隔一段时间经过弹簧振子所在位置,观察到小球先后出现了两次振动,小球第一次振动时起方向向上,且振动并不显著,而小球第二次发生了显著的振动,则以下说法正确的是(????)
A. 由P振源产生的波先到达弹簧处
B. 由Q振源产生的波先到达弹簧处
C. 两列波可能形成干涉
D. 由Q振源产生的波的波速接近4m/s
E. 绳上会出现振动位移大小为2A的点
为了提高松树上松果的采摘率和工作效率,工程技术人员利用松果的惯性发明了用打击杆、振动器使松果落下的两种装置,如图甲、乙所示。则(????)
A. 针对不同树木,落果效果最好的振动频率可能不同
B. 随着振动器频率的增加,树干振动的幅度一定增大
C. 打击杆对不同粗细树干打击结束后,树干的振动频率相同
D. 稳定后,不同粗细树干的振动频率始终与振动器的振动频率相同
如图所示是单摆做阻尼振动的振动图线,下列说法正确的是(????)
A. 振动过程中周期变小
B. 振动过程中周期不变
C. 摆球A时刻的势能等于B时刻的势能
D. 摆球A时刻的动能等于B时刻的动能
三、填空题
如图所示,一竖直圆盘转动时,固定在圆盘上的小圆柱带动一T形支架在竖直方向振动,T形支架的下面系着一弹簧和小球组成的振动系统,小球浸没在水中。当圆盘转动一会静止后,小球做________(选填“阻尼”“自由”或“受迫”)振动。若弹簧和小球构成的系统振动频率约为3?Hz,现使圆盘以4?s的周期匀速转动,经过一段时间后,小球振动达到稳定,小球的振动频率为________?Hz。逐渐改变圆盘的转动周期,当小球振动的振幅达到最大时,此时圆盘的周期为________?s。
如图甲所示,在一条张紧的绳子上挂几个摆,当a摆振动的时候,通过张紧的绳子给其他各摆施加驱动力,使其余各摆也振动起来,达到稳定时b摆和c摆的周期大小关系是Tb_________(填“大于”“小于”或“等于”)Tc,b摆和c摆中_________摆的振幅最大,图乙是c摆稳定以后的振动图像,重力加速度为g,不计空气阻力,则a摆的摆长为_________.
图示是一个单摆的共振曲线,此单摆的固有周期T=________s.若将此单摆的摆长增大,共振曲线的最大值将________(填“向左”或“向右”)移动.
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。当丝网的振动频率为f=200Hz左右时,网的振幅最大,对于落在网上的昆虫,当翅膀振动的频率为______Hz左右时,蜘蛛便能立即捕到它。
答案和解析
1.【答案】C
【解答】
A.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,故A错误;
B.阻尼振动振幅逐渐减小,但周期不变,故B错误;?
C.当驱动力的频率等于振动系统的固有频率时,受迫振动的振幅最大即共振,故C正确;?
D.为避免共振现象发生时,应使驱动力频率远大于或远小于振动系统的固有频率,故D错误。
2.【答案】B
【解答】
A.由图可知,此单摆的振动频率与固有频率相等,则周期为2s。故A错误;
B.由图可知,此单摆的振动频率与固有频率相等,则周期为2s。由公式T=2πLg,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错误;
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B。
3.【答案】A
【解答】
解: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和频率均跟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,摆角最大,故BCD错误,A正确。
故选A。
4.【答案】A
【解析】解析:选A.火车过桥时限制速度是为了防止桥发生共振,A错误;对于一个受迫振动系统,若驱动力的频率为5?Hz,则振动系统稳定后的振动频率也一定为5?Hz,B正确;由共振的定义可知,C正确;根据共振现象可知,D正确.
5.【答案】D
【解答】
A.bc摆是在a摆驱动下振动,由于a摆摆长与c摆摆长相等,故c摆发生了共振,稳定时c摆的振幅最大,故 A错误;
B.bc两摆做受迫振动的频率等于驱动力频率,因此b、c摆的周期都等于a摆周期,所以稳定时三个摆的周期相同,故B错误;
C.由于b摆做受迫振动,所以稳定时三个摆的周期相同,并非是b摆的固有周期,由图乙读出的周期应为a摆的固有周期,摆长与c摆摆长相等,根据T=2πLg可求出c摆摆长,而不能估算出b摆摆长,故C错误,D正确。
6.【答案】C
【解答】
A.海面上的“海市蜃楼”现象,是光的全反射现象引起的,故A错误;
B.演示简谐运动的图象实验中,若匀速拉动木板的速度较小,会导致图象的横标变小,但对应的时间仍不变,简谐运动的周期与单摆的固有周期相同,故B错误;
C.利用薄膜干涉,由薄层空气的两表面反射光,频率相同,从而进行相互叠加,达到检查样品的平整度的目的,故C正确;
D.图象反映物体做受迫振动的振幅A与驱动力的频率f的关系故D错误。
7.【答案】B
【解答】
AB、由于单摆在运动过程中要克服阻力做功,振幅逐渐减小,摆球的机械能逐渐减少,所以摆球在A点所对应时刻的机械能大于在B点所对应的机械能,摆球的势能是由摆球相对于零势能点的高度h和摆球的质量m共同决定的(Ep=mg?)。单摆摆球的质量是定值,由于A、B两时刻摆球的位移相同,故在这两个时刻摆球相对零势能点的高度相同,势能也相同,但由于A点的机械能大于B点的机械能,所以A点对应时刻的动能大于在B点对应时刻的动能,故A错误,B正确;
CD、摆球由最大位移处向平衡位置运动,动能增大,势能减小,从平衡位置向最大位移处运动,动能减小,势能增大,故CD错误。
8.【答案】A
【解析】解:AB、当物体的驱动力的频率等于物体的固有频率时,物体的振动达到最强,故A正确,B错误;
CD、匀速转动把手的速度改变,则驱动力的周期改变,由于T与T0关系未知,故无法确定其振幅的变化,故CD错误;
故选:A。
9.【答案】C
【解析】分析:
本题考查了波传播、多普勒效应、发生衍射条件、发生共振条件的知识,比较简单。
解答:
A.波源发出的音调(频率)不变,只不过接到的音调(频率)变了,故A错误;
B.障碍物尺寸大小无论多大都可以发生衍射现象,区别是明显与否,当障碍物尺寸接近波长或小于波长时,才能发生明显的衍射现象,故B错误;
C.隔着门缝听到琴声,是由于衍射现象造成的,故C正确;
D.若古筝也有一根调到C调do的弦,则两者频率相同,可以发生共振,故D错误;
10.【答案】AC
【解答】根据题意,在某电压下,电动偏心轮的转速是42r/min,则T=107s,所以驱动力的频率f=1T=0.7Hz,由题图乙可知筛子的固有频率为f0=0.8Hz>f。由于驱动力的频率小于筛子的固有频率,故要使振幅变大,可以增加驱动力的频率,或减小筛子的固有频率,即可以提高输入电压或增加筛子的质量,AC正确。
故选AC。
11.【答案】AC
【解答】
A.军队士兵过桥时使用便步,防止行走的频率与桥的频率相同,桥发生共振现象,故A正确。
B.受迫振动的频率等于驱动力的频率,会发生共振现象,防止共振危害时,应尽量使驱动力频率远离振动物体的固有频率,故B错误;
C.洗衣机切断电源后会经历一个剧烈振动阶段,此时洗衣机的固有频率等于转筒的频率,是共振现象,故C正确;
D.物体在受迫振动中,物体振动的频率等于驱动力的频率;当发生共振时,受迫振动的振幅最大,故D错误。
12.【答案】ADE
【解析】
【解答】
AB、由“上下坡”法知P振源起振方向向上,Q振源起振方向向下,故先到达振动系统是P波,故振源P离振动系统较近,故A正确,B错误;
C、干涉条件是两个波的频率相等,由于两列波的频率不相等,故不会形成干涉,故C错误;
D、Q晚到达弹簧振子所在位置,且小球产生了较强烈的振动,即共振,故Q的振动频率接近2Hz,则周期接近0.5s,波速v=λT=20.5m/s=4m/s,故D正确.
E、由于两列波的频率不同,不会产生稳定干涉现象,根据波的叠加原理,两列波相遇时,有4个时刻绳上会出现振动位移大小为2A的点,故E正确;
故选:ADE.
13.【答案】AD
【解答】
A、根据共振产生的条件,当振动器的频率等于树木的固有频率时产生共振,此时落果效果最好,而不同的树木的固有频率不同,针对不同树木,落果效果最好的振动频率可能不同,故A正确;
B、当振动器的振动频率等于树木的固有频率时产生共振,此时树干的振幅最大,则随着振动器频率的增加,树干振动的幅度不一定增大,故B错误;
C、打击杆对不同粗细树干打击的振动频率不同,打击结束后,树干的振动频率为其固有频率,不同粗细的树干的固有频率是不同的,故C错误;
D、树干在振动器的振动下做受迫振动,则稳定后,不同粗细树干的振动频率始终与振动器的振动频率相同,故D正确。
14.【答案】BC
【解答】
AB.阻尼振动的周期不变,振幅减小,故A错误,B正确;
C.摆球在A与B时刻位移相等,即单摆所处高度相同,则重力势能相同,故C正确;
D.由于阻力影响,单摆要克服阻力做功,在运动过程中机械能一直逐渐减小,故B时刻的机械能小于A时刻的机械能,而两点重力势能相等,则B时刻的动能小于A时刻的动能,故D错误。
15.【答案】解析:由于水对小球有阻力的作用,因此圆盘停止转动后,小球做阻尼振动;圆盘转动时带动小球做受迫振动,因此小球振动稳定时的振动频率等于驱动力的频率,即小球的振动频率为14?Hz=0.25?Hz;当驱动力的频率等于小球的固有频率时小球的振幅最大,即圆盘的转动频率应为3?Hz,则圆盘的周期应为13?s。
答案:阻尼0.25?0.33或13
16.【答案】等于??c??gt024π2
【解析】【试题解析】
17.【答案】2.5;向左
【解答】
当驱动力频率等于单摆的固有频率时,产生共振现象,由单摆的共振曲线可知,当驱动力频率为0.4Hz时单摆产生了共振现象,则单摆的固有频率即为0.4Hz,由T=1f=2.5s;由单摆周期公式可知当摆长增大时,单摆周期变大,则固有频率减小,故共振曲线的最大值将向左移动。
故答案为:2.5;向左
18.【答案】200
【解答】
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。
故答案为:200。