2020-2021学年第2章 机械振动2.5 受迫振动与共振课后测评

2.5受迫振动与共振同步练习2021—2022学年高中物理沪教版（2019）选择性必修第一册

一、选择题（共15题）

1．一钩码和一轻弹簧构成弹簧振子，可用如图甲所示的装置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。若保持把手不动，给钩码一向下的初速度，钩码便做简谐运动，振动图像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，钩码的振动图像如图丙所示。下列说法正确的是（　　）

A．弹簧振子的固有周期为8s

B．驱动力的周期为4s

C．减小驱动力的周期，弹簧振子的振幅一定减小

D．增大驱动力的周期，弹簧振子的振幅一定减小

2．工厂测机器转速可用一种振动式转速计，它是由十几个安装在同一支架上的钢片做成，每个钢片的固有频率都不相同。使用时，将振动式转速计固定在机器的某个位置，受机器转动的影响，钢片会跟着振动，通过比较钢片的振动情况可知机器的转速。下列说法正确的是（　　）

A．机器工作时钢片的振动频率都不相同

B．机器工作时所有钢片的振动幅度都相同

C．若机器的转速为，则稳定时固有频率为的那一个钢片振动幅度最大

D．若机器转速增加则所有钢片的振动幅度都会增加

3．如图所示为CCTV10“我爱发明”节目中介绍的松果采摘机，松果采摘机利用机械臂抱紧树干，通过采摘振动头振动而摇动树干，使得松果脱落。下列说法正确是（　　）

A．工作中，树干的振动频率小于采摘振动头的振动频率

B．采摘振动头振动频率越高，采摘落果的效果一定越好

C．采摘振动头振动频率减小，树干的振动幅度可能增大

D．若采摘振动头停止振动，树干的振动频率会逐渐减小

4．关于机械振动相关的描述，下列说法正确的是（　　）

A．单摆的周期随摆球质量的增大而减小

B．只有发生共振时，受迫振动的频率才等于驱动力的频率

C．单摆运动到平衡位置时，速度最大，回复力为零，合力也为零

D．水平放置的弹簧振子做简谐振动时的能量等于在平衡位置时振子的动能

5．下列说法错误的是(　　)

A．某物体做自由振动时，其振动频率与振幅无关

B．某物体做受迫振动时，其振动频率与固有频率无关

C．某物体发生共振时的频率等于其固有频率

D．某物体发生共振时的振动就是无阻尼振动

6．如图所示为两个单摆做受迫振动的共振曲线，则下列说法正确的是(　 　)

A．两个单摆的固有周期之比为TⅠ∶TⅡ＝5∶2

B．若两个受迫振动在地球上同一地点进行，则两者摆长之比为lⅠ∶lⅡ＝4∶25

C．图线Ⅱ的单摆若是在地面上完成的，则该摆摆长约为2m

D．若两个受迫振动分别在月球上和地球上进行，且摆长相等，则图线Ⅱ是月球上的单摆的共振曲线

7．有A、B两个弹簧振子，A的固有频率为f，B的固有频率为4f ，如果它们都在频率为2f的驱动力作用下做受迫振动，那么下列结论中正确的是（　　）

A．振子A的振幅较大，振动频率为2f B．振子A的振幅较大，振动频率为f

C．振子B的振幅较大，振动频率为2f D．振子B的振幅较大，振动频率为4f

8．下列说法正确的是（　　）

A．摆钟走时快了必须调短摆长，才可能使其走时准确

B．火车过桥要减速慢行，是为了防止火车因共振而倾覆

C．挑水时为了防止水从水桶中荡出，可以加快或减慢走路的步频

D．在连续均匀的海浪冲击下，停在海面的小船上下振动，是共振现象

9．如图所示，在曲轴上悬挂一个弹簧振子，曲轴不动时让其上下振动，振动周期为T1。现使把手以周期T2匀速转动，，当其运动达到稳定后，则(　　)

A．弹簧振子的振动周期为T1

B．弹簧振子的振动周期为T2

C．弹簧振子的振动周期为

D．要使弹簧振子的振幅增大，可以减小把手的转速

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（　　）

A．此单摆的固有周期约为0.5s

B．此单摆的摆长约为2m

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

11．如图所示是一单摆做阻尼振动的图像，则此单摆的摆球在图中P与N时刻的（　　）

A．速率 B．重力势能

C．机械能 D．受到的拉力

12．一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，则下列说法不正确的是（　　）

A．此单摆的固有周期约为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

13．关于受迫振动，下列说法正确的是（　　）

A．队伍过桥要慢行是为了不产生周期性的驱动力，从而避免产生共振

B．鼓手随音乐敲击鼓面时鼓面的振动是自由振动

C．火车过桥慢行是为了使驱动力的频率远小于桥的固有频率，从而避免产生共振

D．洗衣机工作时机壳的振动频率等于其固有频率

14．据报道，綦江彩虹桥坍塌事故与桥面共振有关。已知某物体受迫振动及共振曲线如图所示，下列判断正确的是（　　）

A．驱动力越大，物体的受迫振动的振幅也越大

B．由右图可知，物体做受迫振动时的频率等于

C．物体做受迫振动时振幅相同，则驱动力频率必相同

D．为避免共振发生，应该让驱动力的频率远离

15．如图所示，在一条张紧的绳子上挂几个摆，其中a、b的摆长相等。当a球垂直纸面振动的时候，通过张紧的绳子给b、c、d摆施加驱动力，使其余各摆做受迫振动。观察b、c、d摆的振动发现（　　）

A．b摆的摆角最大 B．c摆的周期最小

C．d摆的频率最小 D．b、c、d的摆角相同

二、填空题（共4题）

16．如图所示，一个偏心轮的圆心为O，重心为C，它们所组成的系统在竖直方向上发生自由振动的频率为f，当偏心轮以角速度ω绕O轴匀速转动时，则当ω＝__________时振动最为剧烈，这个现象称为____________.

17．（1）蜘蛛虽有8只眼睛，但视力很差，完全靠感觉来捕食和生活，如图所示，它的腿能敏捷地感觉到丝网的振动，当丝网的振动频率为f＝200 Hz左右时，网的振幅最大．对于落在网上的昆虫，当其翅膀振动的频率为________Hz左右时，蜘蛛能立即捕捉到它.

（2）如果该丝网共振时的最大振幅为0.5cm，试定性画出其共振曲线。

18．在一根绷紧的绳上挂四个单摆A、B、C、D，它们的摆长之比为使A摆以一定的振幅做简谐运动时，其他三个摆也振动了起来，当它们振动稳定时，这三个单摆振动周期________，________摆的振幅最小。

19．甲、乙两位同学利用假期分别在两个地方做“用单摆测重力加速的实验”，回来后共同绘制了T2－L图象，如图甲中A、B所示，此外甲同学还顺便利用其实验的单摆探究了受迫振动，并绘制了单摆的共振曲线，如图乙所示，那么下列说法中正确的是___________

A．单摆的固有周期由摆长和所处环境的重力加速度共同决定

B．由图甲分析可知A图象所对应的实验地点重力加速度较大

C．若将单摆放入绕地稳定飞行的宇宙飞船中，则无法利用单摆测出飞船轨道处的引力加速度

D．由图乙可知，甲同学探究受迫振动的单摆摆长为8cm

E如果甲同学增大摆长，他得到的共振曲线的峰值将向左移动

三、综合题（共4题）

20．在生活中，哪些地方需要利用共振？哪些地方需要防止共振？

21．如图所示，在曲轴A上悬挂一个弹簧振子，如果转动把手，曲轴可以带动弹簧振子上下振动。问：

（1）开始时不转动把手，而用手往下拉振子，然后放手让振子上下振动，测得振子在10 s内完成20次全振动，振子做什么振动？其固有周期和固有频率各是多少？若考虑摩擦和空气阻力，振子做什么振动？

（2）在振子正常振动过程中，以转速4r/s匀速转动把手，振子的振动稳定后，振子做什么运动？其周期是多少？

（3）若要振子振动的振幅最大，把手的转速应多大？为什么？

22．接近收费口的道路上安装了若干条凸起于路面且与车辆行驶方向垂直的减速常，减速带间距为10m，当车辆经过减速带时会产生振动。若某汽车的固有频率为1.25Hz，当该车以多大速度行驶在此减速区时颠簸得最厉害？

23．如图所示是一个单摆的共振曲线，回答下列问题（g=）：

(1)该单摆摆长多长？

(2)共振时单摆振幅多大？

(3)若把该单摆从北京移到广州，共振曲线的峰值将怎样移动？

参考答案：

1．D

2．C

3．C

4．D

5．D

6．A

7．A

8．C

9．B

10．D

11．A

12．C

13．C

14．D

15．A

16．     2πf     共振

17．（1）200　

（2）如图所示

18．          D

19．ACE

20．

当物体受到周期性驱动力作用时，如果驱动力的频率等于物体的固有频率，此时物体发生共振现象，振幅最大，能量最大。生活中应用共振的是：1、秋千越荡越高， 2、喇叭常放在音箱内；生活中防止共振的是：1、 火车过桥时减速， 2建厂房时要考虑厂房的固有频率与机器的固有频率的差别。

21．（1）简谐运动，0.5s，2Hz，阻尼振动；（2）受迫振动，0.25 s；

（3）要使弹簧振子的振幅最大，处于共振状态，必须使其驱动力的频率f驱等于它的固有频率f固，即f驱＝f固＝2 Hz，故把手的转速应为n＝2 r/s。

22．12.5m/s

23．(1)；(2)；(3)峰值左移