第二章 第6节 受迫振动　共振（word练习）-【状元桥·优质课堂】2024-2025学年新教材高中物理选择性必修第一册（人教版2019）

课时作业（十五）　受迫振动　共振 （建议用时：40分钟） （见学生用书P141） [基础题组练] 题组一　阻尼振动 1.由于存在空气阻力，严格来讲，任何物体的机械振动都不是简谐运动，在振动过程中（　　） A.振幅减小，周期减小，机械能减小 B.振幅减小，周期不变，机械能减小 C.振幅不变，周期减小，机械能减小 D.振幅不变，周期不变，机械能减小 答案：B　 解析：由于存在空气阻力，振动系统在振动过程中机械能逐渐减小，转化为内能，振幅逐渐减小，而振动系统的振动周期与本身结构有关，为固有周期，故周期不变，选项B正确. 2.（多选）将测力传感器接到计算机上可以测量快速变化的力，将单摆挂在测力传感器的探头上，测力探头与计算机连接，用此方法测得的单摆摆动过程中摆线上拉力的大小随时间变化的曲线如图所示，g取10 m/s2.某同学由此图像提供的信息做出了下列判断，其中正确的是（　　） A.摆球的周期T＝0.5 s B.单摆的摆长l＝1 m C. t＝0.5 s时摆球正经过最低点 D.摆球运动过程中周期越来越小 答案：BC　 解析：由题图可知，单摆两次拉力极大值的时间差为1 s，所以单摆的振动周期为2 s，选项A错误；根据单摆的周期公式T＝2π可得摆长l＝1 m，选项B正确；t＝0.5 s时摆线的拉力最大，所以摆球正经过最低点，选项C正确；摆线拉力的极大值发生变化，说明摆球在最低点时的速度发生了变化，所以摆球做阻尼振动，振幅越来越小，由于周期与振幅无关，所以单摆的周期不变，选项D错误. 题组二　受迫振动与共振 3.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.电磁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，随吊床一起摆动 D.弹簧振子在竖直方向上沿上下方向振动 答案：B　 解析：敲击后的钟不再受驱动力，其振动是自由振动，选项A错误；电磁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，选项B正确；小孩睡在自由摆动的吊床上，随吊床一起摆动属于自由振动，选项C错误； 弹簧振子在竖直方向上沿上下方向振动，属于自由振动，选项D错误. 4.（多选）据《天中记》一书记载，晋初（公元3世纪）时，京城有户人家挂着的铜盘每天早晚轻轻自鸣两次，使得人们十分惊恐.学者张华判断，这是铜盘与皇宫早晚的钟声共鸣所致.后来把铜盘磨薄一些，它就不再自鸣了.关于这个现象，下列说法正确的是（　　） A.共鸣是一种共振 B.铜盘共鸣时的振动频率等于皇宫钟声的频率 C.把铜盘磨薄改变了驱动力的频率 D.把铜盘磨薄使铜盘的固有频率远离驱动力的频率 答案：ABD　 解析：共鸣是可发声的物体之间的共振，选项A正确；发生共鸣的条件是频率相等，选项B正确；把铜盘磨薄改变了其固有频率，选项C错误；把铜盘磨薄使铜盘的固有频率不等于驱动力的频率，这样就不会再发生共鸣了，选项D正确. 5.在飞机的发展史中，工程师们为了解决飞机飞上天空后抖动严重的问题，创造性地在飞机机翼前缘处安装一个配重杆.在飞机机翼前缘处安装配重杆的主要目的是（　　） A.改变机翼的固有频率 B.加大飞机的惯性 C.使机翼更加牢固 D.使机体更加平衡 答案：A　 解析：飞机的机翼抖动严重，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，选项A正确，B、C、D错误. 6.如图所示，两个弹簧振子悬挂在同一支架上，已知甲弹簧振子的固有频率为8 Hz，乙弹簧振子的固有频率为72 Hz，当支架受到竖直方向且频率为9 Hz的驱动力做受迫振动时，两个弹簧振子的振动情况是（　　） A.甲的振幅较大，且振动频率为8 Hz B.甲的振幅较大，且振动频率为9 Hz C.乙的振幅较大，且振动频率为9 Hz D.乙的振幅较大，且振动频率为72 Hz 答案：B　 解析：支架受到竖直方向且频率为9 Hz的驱动力做受迫振动时，甲、乙两个弹簧振子都做受迫振动，它们的振动频率都等于驱动力的频率，即9 Hz，由于甲的固有频率接近驱动力的频率，所以甲的振幅较大，选项B正确，A、C、D错误. 7.（多选）一单摆在地球表面做受迫振动，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.此单摆的固有频率为0.5 Hz B.当驱动力频率为0.5 Hz时，振幅最大 C.若摆长增大，则单摆的固有频率减小 D.若摆长减小，则共振曲线的峰值将向左移动 答案：ABC　 解析：单摆做受迫振动，振动频率与驱动力频率相等，当驱动力频率等于单摆的固有频率时，发生共振，且振幅最大，则单摆的固有频率为0.5 Hz，选项A、B正确；若摆长增大，单摆的固有周期增大，则固有频率减小，选项C正确；若摆长减小，则固有频率增大，所以共振曲线的峰值将向右移动，选项D错误. 8.为了交通安全，常在公路上设置如图所示的减速带，减速带使路面稍微拱起，以达到使车辆减速的目的.一排等间距设置的减速带，可有效降低车速，称为洗衣板效应.如果某路面上的减速带的间距为1.5 m，一辆固有频率为2 Hz的汽车匀速驶过这排减速带，下列说法正确的是（　　） A.当汽车以5 m/s的速度行驶时，其振动频率为2 Hz B.当汽车以3 m/s的速度行驶时最不颠簸 C.当汽车以3 m/s的速度行驶时颠簸得最厉害 D.汽车速度越大，颠簸就越厉害 答案：C　 解析：当汽车以5 m/s的速度行驶时，其振动周期为T＝＝ s＝0.3 s，频率为f＝＝ Hz，选项A错误；当汽车以3 m/s的速度行驶时，汽车的受迫振动频率为f＝＝ Hz＝2 Hz，和固有频率相等，发生共振，所以颠簸得最厉害，选项C正确，B错误；当驱动力的频率越接近固有频率时，汽车越颠簸，而非汽车的速度越大越颠簸，选项D错误. [能力提升练] 9.蜘蛛捕食是依靠昆虫落在丝网上引起的振动准确判断昆虫的方位，已知丝网固有频率为f0，某昆虫掉落在丝网上挣扎时振动频率为f，则该昆虫落在丝网上时（　　） A. f增大，则丝网振幅增大 B. f减小，则丝网振幅减小 C.昆虫引起丝网振动的频率为f0 D.丝网和昆虫挣扎振动周期相同 答案：D　 解析：昆虫落在丝网上时，丝网做受迫振动，则丝网和昆虫挣扎振动周期相同，因不知道f和f0的大小关系，则不能判断丝网振幅的变化，选项D正确，A、B、C错误. 10.一个单摆在地面上做受迫振动，其共振曲线（振幅A与驱动力频率f的关系）如图所示，则下列说法错误的是（　　） A.此单摆的固有周期为2 s 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，共振曲线的峰将向左移动 答案：C　 解析：单摆做受迫振动，振动频率与驱动力频率相等，当驱动力频率等于固有频率时，发生共振，则单摆的固有频率为0.5 Hz，固有周期为2 s，由公式T＝2π，可得l≈1 m，选项A、B正确；若摆长增大，单摆的固有周期增大，则固有频率减小，共振曲线的峰将向左移动，选项C错误，D正确. 11.（多选）如图所示为单摆在两次受迫振动中的共振曲线，则下列说法正确的是（　　） A.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表示月球上单摆的共振曲线 B.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lⅠ∶lⅡ＝25∶4 C.图线Ⅱ若是在地面上完成的，则该摆摆长约为1 m D.若摆长均为1 m，则图线Ⅰ是在地面上完成的 答案：ABC　 解析：根据单摆振动周期公式T＝2π，可以得到单摆固有频率为f＝＝，根据图像中f的信息可以推断摆长或重力加速度的变化情况，图像中振幅最大处对应频率应与该单摆的固有频率相等，从图像上可以看出，固有频率fⅠ＝0.2 Hz，fⅡ＝0.5 Hz；当单摆在月球和地球上分别做受迫振动且摆长相等时，根据公式f＝＝可知，g越大，f也越大，所gⅡ＞gⅠ，又因为g地＞g月，可以推知图线Ⅰ表示月球上单摆的共振曲线，选项A正确；若两次受迫振动在地球上同一地点进行，g相同，摆长越长则f越小，且有＝＝，所以lⅠ∶lⅡ＝25∶4，选项B正确；由地面上的受迫振动共振图线，可知fⅡ＝＝0.5 Hz，g＝9.8 m/s2，可以计算出lⅡ＝1 m，选项C正确，D错误. 12.（多选）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.现在某电压下电动偏心轮的转速是54 r/min，为了使筛子的振幅增大，下列做法正确的是（　　） A.提高输入电压 B.降低输入电压 C.减小筛子质量 D.增加筛子质量 答案：BC　 解析：根据题意，某电压下电动偏心轮的转速是54 r/min，即驱动力的频率f＝ Hz＝0.9 Hz，筛子的固有频率为f0＝0.8 Hz，因为驱动力的频率大于筛子的固有频率，故要使振幅变大，需减小驱动力的频率，或增大筛子的固有频率，即可降低偏心轮电压或减小筛子的质量，选项B、C正确. 13.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k＝1.5×105 N/m.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f＝（l为弹簧的压缩长度，g取9.8 m/s2）.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，每个人的质量均为70 kg，则这辆车乘坐几个人时，人感到最难受？ 解析：人体的固有频率f固＝2 Hz，汽车的振动频率与其越接近，人感到越难受， 即f＝＝f固，得l＝， 代入数据得l≈0.062 1 m. 由胡克定律，得kl＝（m1＋nm2）g，则n＝ ＝≈5， 即乘坐5人时，人感到最难受. 答案：5 学科网（北京）股份有限公司 $$