课堂小练（11） 受迫振动 共振(教用Word)-【赢在微点·轻松课堂】2024-2025学年高中物理选择性必修第一册（人教版2019）

课堂小练(十一)　受迫振动　共振 　 基本素养练 1.单摆在空气中做阻尼振动,下列说法正确的是 (　　) A.位移逐渐减小 B.速度逐渐减小 C.动能逐渐减小 D.振动的能量逐渐转化为其他形式的能 解析　单摆在空气中做阻尼振动时,由于克服阻力做功,所以振动能量会逐渐减少,并转化为其他形式的能,D项正确;但是其位移、速度以及动能会交替变化,所以A、B、C三项错误。 答案　D 2.在飞机的发展史中有一个阶段,飞机上天后不久,飞机的机翼(翅膀)很快就抖动起来,而且越抖越厉害。后来人们经过了艰苦的探索,利用在飞机机翼前缘处装置一个配重杆的方法,解决了这一问题。在飞机机翼前缘处装置配重杆的目的主要是 (　　) A.加大飞机的惯性 B.使机体更加平衡 C.使机翼更加牢固 D.改变机翼的固有频率 解析　飞机抖动得厉害是因为发生了共振现象,想要解决这一问题需要使系统的固有频率与驱动力的频率差别增大,在飞机机翼前缘处装置一个配重杆,改变的是机翼的固有频率,D项正确。 答案　D 3.正在运转的洗衣机,当其脱水桶转得很快时,机身的振动并不强烈,切断电源,转动逐渐停下来,到某一时刻t,机器反而会发生强烈地振动,此后脱水桶转速继续变慢,机身的振动也随之减弱,这种现象说明 (　　) A.在时刻t脱水桶的惯性最大 B.在时刻t脱水桶的转动频率最大 C.在时刻t脱水桶的转动频率与机身的固有频率相等,发生共振 D.纯属偶然现象,并无规律 解析　质量是惯性大小的量度,t时刻桶的质量不变,所以桶的惯性不变,A项错误;转动频率由转速决定,与振动强弱无关,B项错误;到某一时刻t,机器会发生强烈的振动,说明在时刻t脱水桶的转动频率与机身的固有频率相等,发生了共振现象,C项正确,D项错误。 答案　C 4.(多选)做受迫振动的物体达到稳定状态时 (　　) A.一定做简谐运动 B.一定按驱动力的频率振动 C.一定发生共振 D.是否发生共振取决于驱动力的频率是否等于物体的固有频率 解析　因为物体做受迫振动,运动过程中受到周期性的外力作用,其受力特点不满足F=-kx的关系,所以A项错误;由于物体做受迫振动,达到稳定状态时,其振动的频率等于驱动力的频率,与固有频率无关,B项正确;处于稳定状态下的受迫振动物体是否发生共振,完全取决于驱动力的频率(周期)与固有频率(周期)的关系,当二者相等时即发生共振,C项错误,D项正确。 答案　BD 5.(多选)如图所示一弹簧振子做受迫振动时的振幅与驱动力频率的关系,由图可知 (　　) A.驱动力频率为f2时,振子处于共振状态 B.驱动力频率为f3时,振子振动频率为f3 C.假如让振子自由振动,它的频率为f2 D.振子做自由振动时,频率可以为f1、f2、f3 解析　驱动力频率为f2时弹簧振子的振幅最大,f2也就等于弹簧振子的固有频率,故振子自由振动时,它的频率为固有频率f2,当驱动力频率为f1、f3时,弹簧振子做受迫振动,其频率与振子固有频率无关,A、B、C三项正确。 答案　ABC 6.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 (　　) 　 甲 乙 A.针对不同树木,落果效果最好的振动频率一定相同 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 解析　当振动器的频率等于树木的固有频率时树木将产生共振,此时树干的振幅最大,落果效果最好,而不同的树木的固有频率不一定相同,所以针对不同树木,落果效果最好的振动频率不一定相同,A项错误;当振动频率大于树木的固有频率时,随着振动器频率的增加,树干振动的幅度将减小,B项错误;打击结束后,树干的频率为树干的固有频率,此时粗细不同的树干振动频率不同,C项错误;受迫振动的频率等于周期性外力的频率,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,D项正确。 答案　D 7.飞力士棒是一种物理康复器材,其整体结构是一根弹性杆两端带有负重(图甲),某型号的飞力士棒固有频率为4.5 Hz,某人用手振动该飞力士棒进行康复训练(图乙),则下列说法正确的是　 (　　) 　 甲 乙 A.使用者用力越大,飞力士棒的振幅越大 B.手振动的频率越大,飞力士棒的振幅越大 C.手振动的频率越大,飞力士棒的振动频率越大 D.当手每分钟振动270次时,飞力士棒振动最弱 解析　人用手振动该飞力士棒,飞力士棒做的是受迫振动,手是驱动力,因此手振动的频率越大,飞力士棒的振动频率越大,C项正确;驱动力的频率越接近固有频率,受迫振动的振幅越大。当手每分钟振动270次时,驱动力的频率f= Hz=4.5 Hz=f0,此时飞力士棒振动最强,A、B、D三项错误。 答案　C 8.如图所示是用来测量各种发动机转速的转速计的原理图,在同一铁支架MN上焊有四个固有频率依次为80 Hz、60 Hz、40 Hz、20 Hz的钢片a、b、c、d,将M端与正在转动的电动机接触,如发现b钢片的振幅最大,则电动机的转速最接近 (　　) A.4 800 r/min B.3 600 r/min C.2 400 r/min D.1 200 r/min 解析　当电动机转动的频率等于钢片的固有频率时,将发生共振,振幅最大,由题知b的振幅最大,则电动机转动的频率最接近b钢片的固有频率,即60 Hz,所以电动机的转速最接近60 r/s=3 600 r/min,B项正确。 答案　B 能力提升练 9.如图所示,将一个筛子用四根弹簧支起来(后排的两根弹簧未画出),筛子上装一个电动偏心轮,这就做成了一个共振筛。工作时偏心轮被电动机带动匀速转动,从而给筛子施加与偏心轮转动周期相同的周期性驱动力,使它做受迫振动。现有一个固有周期为0.8 s的筛子,电动偏心轮的转速是80 r/min,在使用过程中发现筛子做受迫振动的振幅较小,已知增大偏心轮电动机的输入电压,可使其转速提高;增加筛子的质量,可以增大筛子的固有周期。下列做法中可能实现增大筛子做受迫振动的振幅的是 (　　) A.适当增大筛子的质量 B.适当增大偏心轮电动机的输入电压 C.适当增大筛子的质量,同时适当增大偏心轮电动机的输入电压 D.适当减小筛子的质量,同时适当减小偏心轮电动机的输入电压 解析　在题给条件下,筛子振动的固有频率为 Hz=1.25 Hz,电动机偏心轮的转动频率(对筛子来说是驱动力的频率)为 Hz=1.33 Hz,要使筛子的振幅增大,就得使这两个频率接近,可采用的方法有:①适当减小偏心轮电动机的输入电压,减小驱动力的频率;②适当减小筛子的质量,使筛子的固有频率增大;③适当减小筛子的质量同时适当减小偏心轮电动机的输入电压,D项正确。 答案　D 10.如图所示为摆长为1 m的单摆分别在地球表面和某星球表面做受迫振动的共振曲线,已知该星球表面的重力加速度小于地球表面的重力加速度,地球表面的重力加速度g取10 m/s2。下列说法正确的是 (　　) A.图线Ⅰ是该星球上的单摆共振曲线,图线Ⅱ是地球上的单摆共振曲线 B.图线Ⅰ是地球上的单摆共振曲线,图线Ⅱ是该星球上的单摆共振曲线 C.将一摆钟从地球移到该星球上,摆钟会变快 D.该星球表面的重力加速度约为4 m/s2 解析　该星球表面的重力加速度小于地球表面的重力加速度,根据T=2π可知,单摆在该星球表面的固有周期较大,固有频率较小,由题图可知,图线Ⅰ是该星球上的单摆共振曲线,图线Ⅱ是地球上的单摆共振曲线,A项正确,B项错误;将一摆钟从地球移到该星球上,摆钟的摆动周期会变大,摆钟会变慢,C项错误;根据T==2π可知==,则该星球表面的重力加速度约为g星=×10 m/s2=1.6 m/s2,D项错误。 答案　A 11.(多选)一砝码和一轻弹簧构成弹簧振子,图甲所示的装置可用于研究该弹簧振子的受迫振动。匀速转动把手时,曲杆给弹簧振子以驱动力,使振子做受迫振动。把手匀速转动的周期就是驱动力的周期,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,砝码便做简谐运动,振动图线如图乙所示。当把手以某一速度匀速转动,受迫振动达到稳定时,砝码的振动图线如图丙所示。若用T0表示弹簧振子的固有周期,T表示驱动力的周期,Y表示受迫振动达到稳定后砝码振动的振幅,则 (　　) 甲 乙 丙 A.由图线可知T0=4 s B.由图线可知T0=8 s C.当T在4 s附近时,Y显著增大;当T比4 s 小得多或大得多时,Y很小 D.当T在8 s附近时,Y显著增大;当T比8 s 小得多或大得多时,Y很小 解析　题图乙是弹簧振子未加驱动力时振动的图线,故由题图乙读出的周期为其振动的固有周期,即T0=4 s。图丙是弹簧振子在驱动力作用下的振动图线,做受迫振动的物体,其振动的周期等于驱动力的周期,即T=8 s。当固有周期与驱动力的周期相同时,其振幅最大;周期差别越大,其振动振幅越小。由以上分析可知,A、C两项正确。 答案　AC 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$