高中物理教科版 (2019)选择性必修 第一册5 阻尼振动 受迫振动达标测试

2.5阻尼振动 受迫振动同步练习2021—2022学年高中物理教科版（2019）选择性必修第一册

一、选择题（共15题）

1．某振动系统的共振曲线如图所示，下列说法正确的是（       ）

A．该振动系统的固有周期为0.3s

B．该振动系统的固有频率为0.3Hz

C．该振动系统做受迫振动时频率一定为0.3Hz

D．该振动系统做受迫振动发生共振时，驱动力周期一定为0.3s

2．如图所示，在一根张紧的水平绳上挂几个摆，其中 A，E 摆长相 等；先让 A 摆振动起来，其他各摆随后也跟着振动起来，则(  )

A．其它各摆摆动周期跟 A 摆相同

B．其它各摆振动振幅大小相同

C．其它各摆振动振幅大小不相同，E 摆振幅最小

D．其它各摆振动周期大小不同，D 摆周期最大

3．关于共振，下列说法正确的是（　　）

A．发生共振现象时物体做的一定是固有振动

B．发生共振现象时驱动力的频率与物体的固有频率相同

C．一个固有频率为30Hz的物体受80Hz的驱动力作用时比受20Hz驱动力作用时振幅大

D．共振是有害的，因此在任何情况下都要尽可能避免共振

4．两个弹簧振子，甲的固有频率是100 Hz，乙的固有频率是400 Hz，若它们均在频率是200 Hz的驱动力作用下做受迫振动，则振动稳定后(　　)

A．甲的振幅较大，振动频率是100 Hz

B．乙的振幅较大，振动频率是200 Hz

C．甲的振幅较大，振动频率是200 Hz

D．乙的振幅较大，振动频率是400 Hz

5．正在运转的洗衣机，当脱水桶转得很快时，机器的振动并不强烈，而切断电源，转动逐渐减慢直到停下来的过程中，到某一时刻t时，机器反而会发生强烈的振动．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．t时刻脱水桶的惯性最大

B．t时刻脱水桶的转动频率最大

C．t时刻洗衣机发生共振

D．这是由于洗衣机没有放置水平造成的

6．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．驱动力频率为时，振子处于共振状态

B．驱动力频率为时，振子的振动频率为

C．假如让振子做自由振动，它的频率为

D．振子做自由振动时，频率可以为、、

7．如图甲所示为一弹簧振子自由振动时的位移随时间变化的图象，图乙为该弹簧振子在某外力作用下做受迫振动时的位移随时间变化的图象，则下列说法中不正确的是

A．由图甲可知该弹簧振子的固有周期为4 s

B．由图乙可知该弹簧振子的固有周期为8 s

C．由图乙可知外力的周期为8 s

D．如果改变外力的周期，在外力的周期接近4 s时该弹簧振子的振幅较大

8．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，某昆虫掉落在丝网上挣扎时振动频率为，则该昆虫落在丝网上时（　　）

A．增大，则丝网振幅增大 B．减小，则丝网振幅减小

C．昆虫引起丝网振动的频率为 D．丝网和昆虫挣扎振动周期相同

9．下表记录了某弹簧振子在不同频率的驱动力作用下的振幅，若该弹簧振子的固有频率为，则

A． B．

C． D．

10．如图所示,在张紧的绳上挂了a、b、c、d四个单摆,四个单摆的摆长关系为lc＞lb=ld＞la,先让d摆摆动起来(摆角小于5°),则下列说法中正确的是 (        )．

A．b摆发生振动,其余摆均不动

B．所有摆均以相同摆角振动

C．摆动过程中，b摆的振幅最大

D．摆动过程中，c摆的周期最大

11．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．小孩睡在自由摆动的吊床上，小孩随着吊床一起摆动

C．打点计时器接通电源后，振针的振动

D．弹簧振子在竖直方向上上下振动

12．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

13．如图所示，在一根张紧的水平绳上悬挂五个摆，其中A、E的摆长为l，B的摆长为0.5l，C的摆长为1.5l，D的摆长为2l，先使A振动起来，其他各摆随后也振动起来，则摆球振动稳定后，下列说法正确的是（　　）

A．D的振幅最大 B．E的周期大于B的周期

C．C的周期等于 D．五个摆的周期相同

14．如图所示，一台玩具电机的轴上安有一个小皮带轮甲，通过皮带带动皮带轮乙转动（皮带不打滑），皮带轮乙上离轴心O距离2mm处安有一个圆环P，一根细绳一端固定在圆环P上，另一端固定在对面的支架上，绳呈水平方向且绷直．在绳上悬挂着4个单摆a．b．c．d．已知电动机的转速是150r/min，甲、乙两皮带轮的半径之比为1：5，4个单摆的摆长分别是100cm、80cm、60cm、40cm．电动机匀速转动过程中，哪个单摆的振幅最大（       ）

A．单摆a B．单摆b C．单摆c D．单摆d

15．把n根相同的弦一端固定，另一端系着不同质量的小物体，让其自然下垂，使弦绷紧，组成如图（c）那样的装置，拨动弦       AB的中心，使其振动，进行实验，研究振动频率f随小物体m及AB弦的长度做怎样的变化。方法是：只让m或只让L变化，测定振动频率f，得到如图（a）（b）所示的两个图象。根据上面的两个实验，则频率f为（　　）

A． B． C． D．

二、填空题（共3题）

16．在火车的车厢里用细线吊着一个小球，由于在铁轨接合处火车通过受到震动使球摆动，如果每根铁轨长12.5 m，细线长0.4 m，则当火车速度达_______m/s时，球摆动的振幅最大。（g=10m/s2，结果保留2位有效数字）

17．蜘蛛虽有8只眼睛，但视力很差，完全靠感觉来捕食和生活，它的腿能敏捷地感觉到丝网的振动，如图所示为丝网做受迫振动的振幅－频率关系图象．由图可知，落在网上的昆虫翅膀振动的频率为_________Hz左右时，蜘蛛感到网振动最为强烈，这种现象称为____________．

18．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）

19．如图所示是用来测量各种发动机转速的转速计原理图。在同一铁支架MN上焊有固有频率依次为80 Hz、50 Hz、40 Hz、10 Hz的四个钢片a、b、c、d。将M端与正在转动的电动机接触，发现b钢片振幅最大，则电动机转速可能为多少？a、b、c、d此时振动频率分别为多少？

20．秒摆摆球质量为0.2 kg，它振动到最大位移时距最低点的高度为0.4 cm，当它完成10次全振动回到最大位移处时，因有阻尼作用，距最低点的高度变为0.3 cm。如果每振动10次补充一次能量，使摆球回到原高度，那么1 min内总共应补给多少能量？（g取9.8 m/s2）

21．简述自由振动、阻尼振动和受迫振动的特点和区别。

22．从受力角度和功能关系这两个角度谈谈你对共振曲线的认识。

‍

参考答案：

1．B

2．A

3．B

4．C

5．C

6．A

7．B

8．D

9．C

10．C

11．C

12．C

13．D

14．A

15．B

16．10

17．     200     共振

18．ACE

19．将M端与正在转动的电动机接触，发现b钢片振幅最大，电动机的振动频率与b钢片的固有频率最接近或相等，电动机的振动频率可能为50 Hz，则电动机转速可能为50转/秒。a、b、c、d此时都做受迫振动，振动频率均为50 Hz。

20．5.88×10-3 J

21．

自由振动：振动的系统在外力的作用下物体离开平衡位置以后就能自行按其固有频率振动，而不再需要外力的作用，这种不在外力的作用下的振动称为自由振动。理想情况下的自由振动叫无阻尼自由振动，自由振动时的周期叫固有周期，自由振动时的频率叫固有频率，它们由振动系统自身条件所决定的。

阻尼振动：由于振动系统受到摩擦和介质阻力或其他能耗而使振幅随时间逐渐衰减的振动，又称减幅振动、衰减振动。不论是弹簧振子还是单摆由于外界的摩擦和介质阻力总是存在，在振动过程中要不断克服外界阻力做功，消耗能量，振幅就会逐渐减小，经过一段时间，振动就会完全停下来，在停下来前振动频率不变，仍等于固有频率。

受迫振动：振动系统在周期性的外力作用下，其所发生的振动称为受迫振动。受迫振动达到稳定状态时，其振动的频率与驱动力频率相同，而与物体的固有频率无关；当驱动力的频率等于振动系统的固有频率时，受迫振动系统的振幅达到最大。

22．

受迫振动的物体其振动周期(或频率)取决于驱动力的周期，并且当驱动力的周期(或频率)与物体的固有周期(或频率)相等时，受迫振动的振幅最大，这种现象叫做共振。

从受力角度来看：振动物体所受驱动力的方向跟它的运动方向相同时，驱动力对它起加速作用，使它的振幅增大，驱动力的频率跟物体的固有频率越接近，使物体振幅增大的力的作用次数就越多，当驱动力频率等于物体的固有频率时，它的每一次作用都使物体的振幅增加，从而振幅达到最大。

从功能关系来看：当驱动力频率越接近物体的固有频率时，驱动力与物体运动一致的次数越多，驱动力对物体做正功越多，振幅就越大。当驱动力频率等于物体固有频率时，驱动力始终对物体做正功，使振动能量不断增加，振幅不断增大，直到增加的能量等于克服阻尼作用损耗的能量，振幅才不再增加。