新教材2024高中物理第二章機械振動2.6受迫振動共振同步測試新人教版選擇性必修第一冊

其次章機械振動6受迫振動共振【基礎鞏固】1.(多選)下列關(guān)于共振和受迫振動的說法正確的是 ()

A.做受迫振動的物體的頻率和驅(qū)動力的頻率相同B.受迫振動時的頻率與固有頻率有關(guān)C.共振時受迫振動的振幅最大D.共振現(xiàn)象都是有害的解析:做受迫振動的物體的頻率和驅(qū)動力的頻率相同,選項A正確.受迫振動時的頻率與固有頻率無關(guān),選項B錯誤.當驅(qū)動力的頻率與固有頻率相等時發(fā)生共振,共振時振幅最大,選項C正確.共振現(xiàn)象有的是有害的,有的是有益的,選項D錯誤.答案:AC2.(多選)關(guān)于受迫振動,下列說法正確的是 ()

A.受迫振動是在周期性驅(qū)動力作用下的振動B.受迫振動的頻率肯定等于其固有頻率C.受迫振動的頻率肯定等于驅(qū)動力的頻率D.驅(qū)動力越大,物體做受迫振動的頻率越大解析:受迫振動是在周期性外力作用下的振動,也就是在肯定頻率的驅(qū)動力作用下的振動,選項A正確.物體做受迫振動的頻率等于驅(qū)動力的頻率,不肯定與固有頻率相等,選項B錯誤,選項C正確.物體做受迫振動的頻率與驅(qū)動力大小無關(guān),選項D錯誤.答案:AC3.如圖所示的裝置中,在曲軸AB上懸掛一個彈簧振子,若不轉(zhuǎn)動把手,讓其上下振動,則周期為T1,若使把手以周期T2(T2>T1)勻速轉(zhuǎn)動,當運動穩(wěn)定時,則 ()

A.彈簧振子的振動周期為T1B.彈簧振子的振動周期為TC.要使彈簧振子的振幅增大,可讓把手轉(zhuǎn)速減小D.要使彈簧振子的振幅增大,可讓把手轉(zhuǎn)速增大解析:彈簧振子在把手作用下做受迫振動,因此振動周期等于驅(qū)動力的周期,等于T2,選項A、B錯誤.驅(qū)動力的周期與彈簧振子的固有周期越接近,振幅越大,由于T2>T1,欲使振幅增大,應使T2減小,即轉(zhuǎn)速應增大,選項C錯誤,選項D正確.答案:D4.(多選)一單擺在空氣中振動,振幅漸漸減小.下列說法正確的是 ()

A.機械能漸漸轉(zhuǎn)化為其他形式的能B.后一時刻的動能肯定小于前一時刻的動能C.后一時刻的勢能肯定小于前一時刻的勢能D.后一時刻的機械能肯定小于前一時刻的機械能解析:單擺振動過程中,因不斷克服空氣阻力做功,機械能漸漸轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,選項A、D正確;雖然單擺的機械能在漸漸減小,但在振動過程中動能和勢能仍不斷地相互轉(zhuǎn)化,動能轉(zhuǎn)化為勢能時,動能漸漸減小,勢能漸漸增大,而勢能轉(zhuǎn)化為動能時,勢能漸漸減小,動能漸漸增大,所以選項B、C錯誤.答案:AD5.(多選)蜘蛛雖有8只眼睛,但視力很差,完全靠感覺來捕食和生活,它的腿能敏銳地感覺到絲網(wǎng)的振動,從而感知是否有昆蟲“落網(wǎng)”.若絲網(wǎng)的固有頻率為200Hz,下列說法正確的是 ()

A.“落網(wǎng)”昆蟲翅膀振動的頻率越大,絲網(wǎng)的振幅越大B.當“落網(wǎng)”昆蟲翅膀振動的頻率低于200Hz時,絲網(wǎng)不振動

C.當“落網(wǎng)”昆蟲翅膀振動的周期為0.005s時,絲網(wǎng)的振幅最大

D.昆蟲“落網(wǎng)”時,絲網(wǎng)振動的頻率由“落網(wǎng)”昆蟲翅膀振動的頻率確定解析:依據(jù)共振的條件可知,系統(tǒng)的固有頻率等于驅(qū)動力的頻率時,系統(tǒng)達到共振,振幅達到最大,故選項A錯誤;當“落網(wǎng)”昆蟲翅膀振動的頻率低于200Hz時,絲網(wǎng)仍舊振動,選項B錯誤;當“落網(wǎng)”昆蟲翅膀振動的周期為0.005s時,其頻率f=1T=200Hz,與絲網(wǎng)的固有頻率相等,所以絲網(wǎng)的振幅最大,故選項C正確;受迫振動的物體頻率等于驅(qū)動力的頻率,所以昆蟲“落網(wǎng)”時,絲網(wǎng)振動的頻率由“落網(wǎng)”昆蟲翅膀振動的頻率確定,故選項D正確答案:CD6.下表記錄了某受迫振動的振幅隨驅(qū)動力頻率變更的關(guān)系,若該振動系統(tǒng)的固有頻率為f固,則 ()

驅(qū)動力頻率/Hz304050607080受迫振動振幅/cm10.216.827.228.116.58.3A.f固=60Hz

B.50Hz<f固<60Hz

C.60Hz<f固<70Hz

D.以上三個都不對解析:驅(qū)動力的頻率等于固有頻率時,振幅最大,且振幅變更越小,固有頻率越接近驅(qū)動力頻率,振幅越大,且振幅變更越小;表格中當驅(qū)動力頻率在50~60Hz時,振幅變更最小,說明固有頻率在50~60Hz之間.選項B正確.

答案:B7.在接近收費口的道路上安裝了若干條突起于路面且與行駛方向垂直的減速帶,相鄰減速帶間距為10m,當車輛經(jīng)過減速帶時會產(chǎn)生振動.若某汽車的固有頻率為1.25Hz,則當該車以m/s的速度行駛在此減速區(qū)時顛簸得最厲害,我們把這種現(xiàn)象稱為.

解析:由T=1f可知,汽車的固有周期為T=45s,則汽車振動周期為T時,汽車的速度v=lT=1045m/s=12.答案:12.5共振

【拓展提高】8.在飛機的發(fā)展史中有一個階段,飛機升空后不久,飛機的機翼很快就抖動起來,而且越抖越厲害.后來經(jīng)過人們的探究,利用在飛機機翼前緣處裝置一個配重桿的方法,解決了這一問題.在飛機機翼前緣處裝置配重桿的目的主要是 ()

A.加大飛機的慣性 B.使機體更加平衡C.使機翼更加堅固 D.變更機翼的固有頻率解析:飛機機翼振動的緣由是氣流使機翼振動的周期與機翼的固有周期相互接近,機翼發(fā)生了共振現(xiàn)象,通過裝置一個配重桿的方法變更機翼的固有周期,從而避開共振的發(fā)生,選項D正確.答案:D9.一洗衣機的脫水桶正常工作時特別平穩(wěn),當切斷電源后,發(fā)覺洗衣機先是振動越來越猛烈,然后振動再漸漸減弱.對這一現(xiàn)象,下列說法正確的是 ()

①正常工作時,洗衣機波輪的運轉(zhuǎn)頻率比洗衣機的固有頻率大②正常工作時,洗衣機波輪的運轉(zhuǎn)頻率比洗衣機的固有頻率小③正常工作時,洗衣機波輪的運轉(zhuǎn)頻率等于洗衣機的固有頻率④當洗衣機振動最猛烈時,波輪的運轉(zhuǎn)頻率等于洗衣機的固有頻率A.①④ B.只有①C.只有③ D.②④解析:切斷電源后,洗衣機先是振動越來越猛烈,說明洗衣機波輪的運轉(zhuǎn)頻率越來越接近固有頻率,④正確;然后振動再漸漸減弱,這說明洗衣機波輪的運轉(zhuǎn)頻率越來越小于固有頻率.正常工作時,洗衣機波輪的運轉(zhuǎn)頻率比洗衣機的固有頻率大,①正確.答案:A10.(多選)關(guān)于某物體做受迫振動的共振曲線,下列推斷正確的是 ()

A.物體的固有頻率等于f0B.物體做受迫振動時的頻率等于f0C.物體做受迫振動時振幅相同,則頻率必相同D.為避開共振發(fā)生應當讓驅(qū)動力的頻率遠離f0解析:由圖可知,物體的固有頻率等于f0,選項A正確.物體做受迫振動,只有發(fā)生共振時頻率才是f0,即物體做受迫振動的頻率不肯定等于f0,選項B錯誤.物體做受迫振動時振幅相同,頻率不肯定相同,選項C錯誤.依據(jù)產(chǎn)生共振的條件可知,為避開共振發(fā)生,應當讓驅(qū)動力的頻率遠離f0,選項D正確.答案:AD11.(多選)探討單擺受迫振動規(guī)律時得到如圖所示的圖像,則下列說法正確的是 ()

A.其縱坐標為位移B.單擺的固有周期為2s

C.圖像的峰值表示共振時的振幅D.單擺的擺長為2m

解析:縱坐標是振幅,不是位移,選項A說法錯誤.當f驅(qū)=f固時發(fā)生共振,振幅最大,由題圖知T固=1f=2s,l=T固2答案:BC12.下圖為兩個單擺做受迫振動的共振曲線.兩個單擺的固有周期之比為TⅠ∶TⅡ=.若兩個受迫振動分別在月球和地球上進行,且擺長相等,則圖線是月球上的單擺的共振曲線.

解析:由共振曲線及共振的條件可知,Ⅰ和Ⅱ的固有頻率分別為0.2Hz和0.5Hz,周期之比TⅠ∶TⅡ=5∶2.當擺長相等時,重力加速度越大,頻率越大,月球表面重力加速度小于地球表面重力加速度,故圖線Ⅰ是月球上的單擺的共振曲線.

答案:5∶2Ⅰ

13.如圖是用來測量各種發(fā)動機轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速計原理圖.在同一鐵支架MN上焊有固有頻率依次為80Hz、60Hz、40Hz、20Hz的四個鋼片a、b、c、d.將M端與正在轉(zhuǎn)動的電動機接觸,發(fā)覺b鋼片振幅最大,則電動機轉(zhuǎn)速可能為多少?a、b、c、d此時振動頻率分別為多少?

解析:鋼片b振幅最大,說明可能發(fā)生了共振現(xiàn)象,依據(jù)共振的條件知,f驅(qū)=f固=60Hz,電動機的轉(zhuǎn)速為60r/s.鋼片均做受迫振動,其頻率f迫=f驅(qū)=60Hz.

答案:60r/s均為60Hz

【挑戰(zhàn)創(chuàng)新】14.火車在軌道上行駛時,由于在鋼軌接頭處車輪受到撞擊而發(fā)生振動.假如防震彈簧每受104N的力將被壓縮20mm,而每根彈簧的實際負荷為5000kg,已知彈簧的振動周期T=2πmk(k為彈簧的勁度系數(shù)),車速為多大時,列車振動得最猛烈?設鋼軌長為12.5