课时作业(15) 受迫振动 共振（配套练习）-【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 答案精解Pm (建议用时：40分钟) [基础题组练] C把铜盘磨薄改变了驱动力的频率 题组一阻尼振动 D.把铜盘磨薄使铜盘的固有频率远离驱动力的频率 1.由于存在空气阻力，严格来讲，任何物体的机械振 5.在飞机的发展史中，工程师们为了解决飞机飞上天 动都不是简谐运动，在振动过程中 空后抖动严重的问题，创造性地在飞机机翼前缘处 A.振辐减小，周期减小，机械能减小 安装一个配重杆在飞机机翼前缘处安装配重杆的 () B.振幅减小，周期不变，机械能减小 主要目的是 A.改变机翼的固有频率 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 B.加大飞机的惯性 2.(多选)将测力传感器接到计算机上可以测量快速 C.使机翼更加牢固 变化的力，将单摆挂在测力传感器的探头上，测力 D.使机体更加平衡 6.如图所示，两个弹簧振子悬挂在同一支架上，已知 探头与计算机连接，用此方法测得的单摆摆动过程 甲弹簧振子的固有频率为8Hz,乙弹簧振子的固有 中摆线上拉力的大小随时间变化的曲线如图所示， 频率为72Hz,当支架受到竖直方向且频率为9Hz g取10m/s,某同学由此图像提供的信息做出了 的驱动力做受迫振动时，两个弹簧振子的振动情 下列判斯，其中正确的是 ( 况是 () F/ 005i.01.5 A.摆球的周期T=0.5s B.单摆的摆长(=1m A.甲的振幅较大，且振动频率为8H7 B.甲的振幅较大，且振动频率为9Hz C.t=0.5s时摆球正经过最低点 C,乙的振幅较大，且振动频率为9Hz D.摆球运动过程中周期越来越小 D.乙的振幅较大，且振动频率为72Hz 题组二受迫振动与共振 7.(多选)一单摆在地球表面做受迫振动，其共振曲线 3.下列振动中属于受迫振动的是 (振幅A与驱动力的频率f的关系)如图所示，则 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 .cm 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 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 00.250.50.75fΠ2 次，使得人们十分惊恐.学者张华判断，这是铜盘与 A.此单摆的固有频率为0.5Hz 皇官早晚的钟声共鸣所致.后来把铜盘磨薄一些，它 B.当驱动力频率为0.5Hz时，振幅最大 就不再自鸣了，关于这个现象，下列说法正确的是 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 A.共鸣是一种共振 8.为了交通安全，常在公路上设置如图所示的减速 B.铜盘共鸣时的振动频率等于皇宫钟声的頫率 带，减速带使路面稍微拱起，以达到使车辆减速的 ·141 目的.一排等间距设置的减速带，可有效降低车速， A.若两次受迫振动分别在月球上和地球上进行， 称为洗衣板效应，如果某路面上的减速带的间距为 且摆长相同，则图线I表示月球上单摆的共振 1.5m,一辆周有频率为2Hz的汽车匀速驶过这排 曲线 减速带，下列说法正确的是 ( 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11：l。=25:4 C.图线Ⅱ若是在地面上完成的，则该摆摆长约为 1 m A.当汽车以5m/s的速度行驶时，其振动频率为2Hz D.若摆长均为1m,则图线【是在地面上完成的 B.当汽车以3m/s的速度行驶时最不颠簸 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 C.当汽车以3m/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 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 [能力提升] 心轮转速提高：增加筛子质量，可增大筛子的固有 9.蜘蛛捕食是依靠昆虫落在丝网上引起的振动准确 周期.现在某电压下电动偏心轮的转速是54r/min, 判断昆虫的方位，已知丝网固有频率为，某昆虫 为了使筛子的振幅增大，下列做法正确的是 掉落在丝网上挣扎时振动频率为「，则该昆虫落在 丝网上时 ( 偏心轮 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f 0.8 D.丝网和昆虫挣扎振动周期相同 10.一个单摆在地面上做受迫振动，其共振曲线（振幅 A.提高输入电压 B.降低输入电压 A与驱动力频率∫的关系)如图所示，则下列说法 C.减小筛子质量 D.增加筛子质量 错误的是 13.汽车的重力一般支撑在固定于轴承上的若干弹簧 A/cm 上，弹簧的等效劲度系数k=1.5×10N/m.汽车 开始运动时，在振幅较小的情况下，其上下自由振 动的颜率清足广云√停(1为弹簧的压缩长度，8 00.250.50.75Hz 取9.8m/s).若人体可以看成一个弹性体，其固 A.此单摆的固有周期为2s 有频率约为2Hz,已知汽车的质量为600kg,每个 B.此单摆的摆长约为1m 人的质量均为70kg,则这辆车乘坐几个人时，人 C.若摆长增大，单摆的固有频率增大 感到最难受？ D.若摆长增大，共振曲线的峰将向左移动 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/en 10 02 0.4 0.6f ·142.(2)由于测得摆球经过n次全振动的总时间为△,所以该单 7.ABC 解析单摆做受迫振动,振动频率与驱动力频率相等, 摆的周期为T- 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0.5Hz,选项A、B正确;若摆长增 (3)由单摆周期公式T-2n 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 则T*-1.图像的斜率4,则重力加速度g-4π 动,选项D错误. 8.C 当汽车以5m/s的速度行驶时,其振动周期为T= 但同学们不小心每次都把小球直径当作半径来计算摆长,则 有T*(L一),由此得到的T*-L.图像是图乙中的 Hz,选项A错误;当 5 g ①,由于图线的斜率不变,计算得到的g值不变, 汽车以3m/s的速度行驶时,汽车的受迫振动频率为f 由图像可得-吾,当地重力加速度g-4^{。 __ 黑(1)16.4(2):(3)①4不变 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 ,可得*4} 错误. 6.解析(1)由T-2π /l 9.D 昆虫落在丝网上时,丝网做受迫振动,则丝网和昆 mgr mg g 所以图中纵轴表示7{r. 虫挣扎振动周期相同,因不知道/和/。的大小关系,则不能 (2)Ic单位与nr^}单位一致,因为nr*}的国际单位为kg·m^{}, 判断丝网振幅的变化,选项D正确,A、B、C错误. 10.C 解单摆做受迫振动,振动频率与驱动力频率相等,当 所以Ic的国际单位为kg·m②}; 驱动力频率等于固有频率时,发生共振,则单摆的固有频率 mg g 的值约为0.17. (3)重力加速度g的测量值是通过求斜率4π{得到的,与质量 1m,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 无关,所以若摆的质量测量值偏大,重力加速度g的测量值 正确. 不变. 智翻(1)7*r(2)kg·m{0.17(3)不变 课时作业(十五) 1.B 翻由于存在空气阻力,振动系统在振动过程中机械能 以推断摆长或重力加速度的变化情况,图像中振幅最大处 逐渐减小,转化为内能,振幅逐渐减小,而振动系统的振动周 对应频率应与该单摆的固有频率相等,从图像上可以看出, 期与本身结构有关,为固有周期,故周期不变,选项B正确. 固有频率/fi-0.2Hz.fn-0.5Hz;当单摆在月球和地球 2.BC 由题图可知,单摆两次拉力极大值的时间差为1s. 上分别做受迫振动且摆长相等时,根据公式/一下一 所以单摆的振动周期为2s,选项A错误;根据单摆的周期公 式T-2x gg,可以推知图线I表示月球上单摆的共振曲线,选 线的拉力最大,所以摆球正经过最低点,选项C正确;摆线拉 项A正确;若两次受迫振动在地球上同一地点进行,g相 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. lI一25:4,选项B正确;由地面上的受迫振动共振图线,可 3.B 翻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 1m,选项C正确,D错误. 床上,随吊床一起摆动属于自由振动,选项C错误:弹策振 12.BC 根据题意,某电压下电动偏心轮的转速是 子在竖直方向上沿上下方向振动,属于自由振动,选项D 54r/min,即驱动力的频率f- 0 错误。 Hz-0.9Hz,筛子的固 4.ABD共鸣是可发声的物体之间的共振,选项A正确; 有频率为f.一0.8Hz,因为驱动力的频率大于筛子的固有 发生共鸣的条件是频率相等,选项B正确;把铜盘磨薄改变 频率,故要使振幅变大,需减小驱动力的频率,或增大筛子 了其固有频率,选项C错误;把铜盘磨薄使铜盘的固有频率 的固有频率,即可降低偏心轮电压或减小筛子的质量,选项 不等于驱动力的频率,这样就不会再发生共鸣了,选项D B.C正确. 正确。 13.人体的固有频率f一2Hz,汽车的振动频率与其越 5.A 解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 入数据得/~0.0621m. A正确,B、C、D错误. 由胡克定律,得k-(m十mm)g. 6.B 支架受到竖直方向且频率为9Hz的驱动力做受迫 则g_1.5×10×0.021-600×9.8~5,即乘 振动时,甲、乙两个弹振子都做受迫振动,它们的振动频率 g 70X9.8 都等于驱动力的频率,即9Hz,由于甲的固有频率接近驱动 坐5人时,人感到最难受. 力的频率,所以甲的振幅较大,选项B正确,A、C、D错误. 5 ·206·