2024-2025年新教材高中物理第二章機械振動6受迫振動共振練習含解析新人教版選擇性必修第一冊

PAGE5-受迫振動共振eq\f(基礎(chǔ)鞏固練,25分鐘·滿分60分)一、選擇題(本題共8小題，每題6分，共48分)1．手機是常用的通信工具，當來電話時，它可以用振動來提示人們。振動原理很簡潔：是一個微型電動機帶動轉(zhuǎn)軸上的葉片轉(zhuǎn)動。當葉片轉(zhuǎn)動后，電動機就跟著振動起來。其中葉片的形態(tài)你認為是下圖中的(A)解析：B、C、D中圖形均為中心對稱圖形，轉(zhuǎn)動起來不會引起振動。2．(2024·吉林省扶余市第一中學高二下學期期中)在飛機的發(fā)展史中有一個階段，飛機上天后不久，飛機的機翼很快就抖動起來，而且越抖越厲害，后來人們經(jīng)過了艱苦地探究，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，在飛機機翼前裝置配重桿的主要目的是(D)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：飛機抖動得厲害是因為發(fā)生了共振現(xiàn)象，想要解決這一問題，須要使系統(tǒng)的固有頻率與驅(qū)動力的頻率差距增大，在飛機機翼前緣處裝置一個配重桿，變更的是機翼的固有頻率，故選項D正確。3．部隊經(jīng)過橋梁時，規(guī)定不許齊步走，登山運動員登雪山時，不許高聲叫喊，主要緣由是(C)A．減輕對橋的壓力，避開產(chǎn)生回聲B．削減對橋、雪山的沖擊力C．避開使橋發(fā)生共振和使雪山發(fā)生共振D．使橋受到的壓力更不勻稱，使登山運動員耗散能量解析：部隊過橋時如齊步走，給橋梁施加周期性外力，簡潔使橋的振動幅度增加，即發(fā)生共振，造成橋梁坍塌；登山運動員登高山時高聲叫喊，聲波簡潔引發(fā)雪山共振而發(fā)生雪崩，故應選C。4．如圖所示，把兩個彈簧振子懸掛在同一支架上，已知甲彈簧振子的固有頻率為8Hz，乙彈簧振子的固有頻率為72Hz，當支架在受到豎直方向且頻率為9Hz的驅(qū)動力作用下做受迫振動時，兩個彈簧振子的振動狀況是(B)A．甲的振幅較大，且振動頻率為8HzB．甲的振幅較大，且振動頻率為9HzC．乙的振幅較大，且振動頻率為9HzD．乙的振幅較大，且振動頻率為72Hz解析：物體做受迫振動時的頻率等于驅(qū)動力的頻率；物體的固有頻率越接近驅(qū)動力的頻率，物體振動的振幅就越大，所以B正確。5．一個擺長約1m的單擺，在下列的四個隨時間變更的驅(qū)動力作用下振動，要使單擺振動的振幅盡可能增大，應選用的驅(qū)動力是(C)解析：據(jù)單擺的周期公式：T＝2πeq\r(\f(L,g))求出此擺的周期T≈2s，當驅(qū)動力的周期接近該單擺的固有周期時，振幅最大，C圖的周期為2s，故選C。6．(2024·吉林省八校高二下學期期中聯(lián)考)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(B)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<70HzC．60Hz<f固<70Hz D．以上三個都不對解析：固有頻率等于驅(qū)動力的頻率時，振幅最大，固有頻率越接近驅(qū)動力頻率，振幅越大；表格中當驅(qū)動力頻率為50Hz和60Hz時，振幅最大，說明固有頻率在50Hz～70Hz之間；故選B。7．(多選)如圖所示是單擺做阻尼振動的振動圖線，下列說法中正確的是(BD)A．擺球A時刻的動能等于B時刻的動能B．擺球A時刻的勢能等于B時刻的勢能C．擺球A時刻的機械能等于B時刻的機械能D．擺球A時刻的機械能大于B時刻的機械能解析：單擺做阻尼振動，因此其機械能不斷減小，選項D正確，C錯誤；由圖又看出A、B兩時刻單擺的位移相同，即在同一位置，故勢能相同，選項B正確；因機械能越來越小，所以動能B處比A處小，選項A錯誤。8．(多選)(2024·湖北名校聯(lián)盟高二下學期期中)蜘蛛會依據(jù)絲網(wǎng)的振動狀況感知是否有昆蟲“落網(wǎng)”，若絲網(wǎng)的固有頻率為200Hz，下列說法正確的是(CD)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，振幅達最大，故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，B錯誤；當“落網(wǎng)”昆蟲翅膀振動的周期為0.005s時，其頻率：f＝1/T＝200Hz，與絲網(wǎng)的固有頻率相等，所以絲網(wǎng)的振幅最大，故C正確；受迫振動的頻率等于驅(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D正確。二、非選擇題(共12分)9．(12分)(2024·河北省唐山市高三上學期期末)如圖所示，一個豎直圓盤轉(zhuǎn)動時，固定在圓盤上的小圓柱帶動一個T形支架在豎直方向振動，T形支架的下面系著一個彈簧和小球組成的振動系統(tǒng)，小球浸沒在水中；當圓盤轉(zhuǎn)動一會靜止后，小球做__阻尼__振動(選填“阻尼”“自由”“受迫”)；若彈簧和小球構(gòu)成的系統(tǒng)振動頻率約為3Hz，現(xiàn)使圓盤以4s的周期勻速轉(zhuǎn)動，經(jīng)過一段時間后，小球振動達到穩(wěn)定，小球的振動頻率為__0.25__Hz；漸漸變更圓盤的轉(zhuǎn)動周期，當小球振動的振幅達到最大時，此時圓盤的周期是多少？答案：0.33s解析：當圓盤轉(zhuǎn)動一會靜止后，小球受阻力作用而做阻尼振動；小球振動達到穩(wěn)定后，小球的振動頻率等于驅(qū)動力的頻率，即為f＝eq\f(1,T)＝eq\f(1,4)Hz＝0.25Hz；漸漸變更圓盤的轉(zhuǎn)動周期，當小球振動的振幅達到最大時，此時圓盤的周期等于小球的固有周期，即為eq\f(1,3)s≈0.33s。eq\f(素能等級練,15分鐘·滿分40分)一、選擇題(本題共3小題，每題8分，共24分)1．(2024·天津一中高二下學期模塊檢測)如圖所示，在一根張緊的水平繩上掛有5個單擺，其中b擺球質(zhì)量最大，其余4個擺球質(zhì)量相等，擺長關(guān)系為Lc>Lb＝Ld>La>Le，現(xiàn)將b擺球垂直紙面對里拉開一微小角度后釋放，經(jīng)過一段時間后，其余各擺均振動起來并達到穩(wěn)定，下列敘述正確的是(B)A．4個單擺的周期Tc>Td>Ta>TeB．4個單擺的頻率fa＝fc＝fd＝feC．4個單擺的振幅Aa＝Ac＝Ad＝AeD．4個單擺中c擺振幅最大解析：b擺球垂直紙面對里拉開一微小角度后釋放，使得其他4個單擺都做受迫振動，受迫振動的頻率等于驅(qū)動力的頻率，所以4個單擺頻率相同，周期也一樣，所以A錯誤，B正確；當驅(qū)動力的頻率等于物體的固有頻率時，振幅最大，即達到共振。依據(jù)T＝2πeq\r(\f(l,g))知，d擺球長與b擺球長相等，則驅(qū)動力的周期等于d擺球的固有周期，發(fā)生共振，所以d擺球振幅最大，CD錯誤。2．(多選)一個彈簧振子做受迫運動，它的振幅A與驅(qū)動力頻率f之間的關(guān)系如圖所示。由圖可知(ACD)A．頻率為f2時，振子處于共振狀態(tài)B．驅(qū)動力頻率為f3時，受迫振動的振幅比共振時小，但振子振動的頻率仍為f2C．振子假如做自由振動，它的頻率是f2D．振子可以做頻率為f1的等幅振動解析：A對：處于共振狀態(tài)時，振幅最大。B錯：物體做受迫振動的頻率等于驅(qū)動力的頻率，所以驅(qū)動力頻率為f3時，受迫振動的振幅比共振時小，但振子振動的頻率為f3。C對：當驅(qū)動力頻率等于物體固有頻率時，振子處于共振狀態(tài)，所以振子假如做自由振動，則它的頻率為f2。D對：振子在頻率為f1驅(qū)動力作用下可以做頻率為f1的等幅振動。3．將測力傳感器接到計算機上可以測量快速變更的力，將單擺掛在測力傳感器的探頭上，測力探頭與計算機連接，用此方法測得的單擺搖擺過程中擺線上拉力的大小隨時間變更的曲線如圖所示，g取10m/s2。某同學由此圖像供應的信息做出了下列推斷，其中正確的是(BC)A．擺球的周期T＝0.5sB．單擺的擺長l＝1mC．t＝0.5s時擺球正經(jīng)過最低點D．擺球運動過程中周期越來越小解析：由題圖可知，單擺兩次拉力極大值的時間差為1s，所以單擺的振動周期為2s，選項A錯誤；依據(jù)單擺的周期公式T＝2πeq\r(\f(l,g))可得擺長l＝1m，選項B正確；t＝0.5s時擺線的拉力最大，所以擺球正經(jīng)過最低點，選項C正確；擺線拉力的極大值發(fā)生變更，說明擺球在最低點時的速度發(fā)生了變更，所以擺球做阻尼振動，振幅越來越小，由于周期與振幅無關(guān)，所以單擺的周期不變，選項D錯誤。二、非選擇題(共16分)4．(16分)汽車的重力一般支撐在固定于軸承上的若干彈簧上，彈簧的等效勁度系數(shù)k＝1.5×105N/m。汽車起先運動時，在振幅較小的狀況下，其上下自由振動的頻率滿意f＝eq\f(1,2π)eq\r(\f(g,l))(l為彈簧的壓縮長度)。若人體可以看成一個彈性體，其固有頻率約為2Hz，已知汽車的質(zhì)量為600kg，每個人的質(zhì)量為70kg，則這輛車乘坐幾個人時，人感到最難過？答案：5人解析：人體的固有頻率