2024-2025學(xué)年高二物理選擇性必修第一冊（配魯科版）分層作業(yè)13 生活中的振動(dòng)

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分層作業(yè)13生活中的振動(dòng)A組必備知識基礎(chǔ)練1.(多選)研究單擺受迫振動(dòng)規(guī)律時(shí)得到如圖所示的共振曲線,下列說法正確的是()A.其縱坐標(biāo)為位移B.其橫坐標(biāo)為固有頻率C.單擺的固有周期為2sD.圖像的峰值表示單擺共振時(shí)的振幅2.(多選)用兩根完全一樣的彈簧和一根細(xì)線將甲、乙兩滑塊連在光滑的水平面上,線上有張力,甲的質(zhì)量大于乙的質(zhì)量,如圖所示。當(dāng)線突然斷開后,兩滑塊都開始做簡諧運(yùn)動(dòng),在運(yùn)動(dòng)過程中()A.甲的振幅一定等于乙的振幅B.甲的振幅一定小于乙的振幅C.甲的最大速度一定大于乙的最大速度D.甲的最大速度一定小于乙的最大速度3.轎車的“懸掛系統(tǒng)”是指由車身與輪胎間的彈簧及避震器組成的整個(gè)支持系統(tǒng)。已知某型號轎車“懸掛系統(tǒng)”的固有頻率是2Hz。如圖所示,這輛轎車正勻速通過某路口的條狀減速帶,已知相鄰兩條減速帶間的距離為1.0m,該轎車經(jīng)過該減速帶的過程中,下列說法正確的是()A.當(dāng)該轎車通過減速帶時(shí),車身上下振動(dòng)的頻率均為2Hz,與車速無關(guān)B.該轎車通過減速帶的速度越大,車身上下振動(dòng)得越劇烈C.當(dāng)該轎車以7.2km/h的速度通過減速帶時(shí),車身上下振動(dòng)得最劇烈D.當(dāng)該轎車以不同速度通過減速帶時(shí),車身上下振動(dòng)的劇烈程度一定不同4.(多選)把一個(gè)篩子用四根彈簧支起來,在篩子上安裝一個(gè)電動(dòng)偏心輪,它每轉(zhuǎn)一周,給篩子一個(gè)驅(qū)動(dòng)力,這樣就做成了一個(gè)共振篩。篩子做自由振動(dòng)時(shí),完成10次全振動(dòng)用時(shí)15s。在某電壓下,電動(dòng)偏心輪的轉(zhuǎn)速是36r/min。已知增大電壓可使偏心輪轉(zhuǎn)速提高,增大篩子的質(zhì)量可使篩子的固有周期增大。那么要使篩子的振幅增大,下列做法正確的是()A.提高輸入電壓 B.降低輸入電壓C.增大篩子質(zhì)量 D.減小篩子質(zhì)量B組關(guān)鍵能力提升練5.兩個(gè)單擺做受迫振動(dòng)的共振曲線如圖所示,則下列說法正確的是()A.兩個(gè)單擺的固有周期之比為TⅠ∶TⅡ=2∶5B.若兩個(gè)受迫振動(dòng)在地球上同一地點(diǎn)進(jìn)行,則兩個(gè)擺長之比為lⅠ∶lⅡ=4∶25C.圖線Ⅱ若是在地面上完成的,則該擺擺長約為1mD.若兩個(gè)受迫振動(dòng)分別在月球上和地球上進(jìn)行,且擺長相等,則圖線Ⅱ是月球上的單擺的共振曲線6.飛力士棒是一種物理康復(fù)器材,其整體結(jié)構(gòu)是一根兩端帶有負(fù)重的彈性桿,如圖甲所示。某型號的飛力士棒的固有頻率為4.5Hz,某人用手振動(dòng)該飛力士棒進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練,如圖乙所示,則下列說法正確的是()A.使用者用力越大,飛力士棒的振幅越大B.手振動(dòng)的頻率越大,飛力士棒的振幅越大C.手振動(dòng)的頻率越大,飛力士棒的振動(dòng)頻率越大D.當(dāng)手每分鐘振動(dòng)270次時(shí),飛力士棒振動(dòng)最弱7.下圖是用來測量各種發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的儀器的原理圖。在一鐵支架MN上焊有固有頻率依次為80Hz、60Hz、40Hz、20Hz的四個(gè)鋼片a、b、c、d,將M端與正在轉(zhuǎn)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)接觸,發(fā)現(xiàn)b鋼片振幅最大,則發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速最接近。

8.如圖所示,在張緊的繩子上掛A、B、C、D四個(gè)擺,其中A、B擺長相同。將擺A拉離平衡位置一定距離后由靜止釋放,擺A開始擺動(dòng),并通過繩子給擺B、C、D施加驅(qū)動(dòng)力,使B、C、D做受迫振動(dòng),忽略其他能量損耗。(1)比較四個(gè)擺的周期大小,并簡要說明理由。(2)B、C、D三個(gè)擺中誰的擺幅最大?為什么?(3)分析擺A擺動(dòng)過程中機(jī)械能是否守恒,并簡要說明理由。

參考答案分層作業(yè)13生活中的振動(dòng)1.CD共振曲線的縱坐標(biāo)表示受迫振動(dòng)的振幅,橫坐標(biāo)表示驅(qū)動(dòng)力的頻率,峰值表示驅(qū)動(dòng)力頻率等于固有頻率時(shí),發(fā)生共振的振幅。根據(jù)圖像可知固有頻率為0.5Hz,則單擺的固有周期為2s。故選C、D。2.AD兩根彈簧完全相同,線未剪斷時(shí)兩彈簧所受拉力大小相等,伸長量相同,所以剪斷線以后,甲、乙振幅相同,故A正確,B錯(cuò)誤;又由于線未剪斷時(shí)彈簧的彈性勢能相同,所以甲、乙通過平衡位置時(shí)的動(dòng)能相同,質(zhì)量大的速度小,故C錯(cuò)誤,D正確。3.C當(dāng)轎車以速度v通過減速帶時(shí),車身上下振動(dòng)的周期為T=Lv,則車身上下振動(dòng)的頻率為f=1T=vL,該值與車速有關(guān),故A錯(cuò)誤;車身上下振動(dòng)的頻率與車身系統(tǒng)的固有頻率越接近,車身上下振動(dòng)的劇烈程度越大,即當(dāng)滿足f=vL=2Hz時(shí),得v=2m/s=7.2km/h,故B錯(cuò)誤,C正確;當(dāng)該轎車以不同速度通過減速帶時(shí),車身上下振動(dòng)的頻率可能分別大于或小于車身系統(tǒng)的固有頻率4.AC在題設(shè)條件下,篩子振動(dòng)的固有周期T固=1510s=1.5s,電動(dòng)偏心輪的轉(zhuǎn)動(dòng)周期(對篩子來說是驅(qū)動(dòng)力的周期)T驅(qū)=1.67s。要使篩子振幅增大,也就是使這兩個(gè)周期值靠近,可采用兩種做法。第一,提高輸入電壓,使偏心輪轉(zhuǎn)得快一些,減小驅(qū)動(dòng)力的周期;第二,增大篩子的質(zhì)量,使篩子的固有周期增大。故選A、C5.C由共振曲線及共振的條件可知,Ⅰ和Ⅱ的固有頻率分別為0.2Hz和0.5Hz,周期之比TⅠ∶TⅡ=5∶2,A項(xiàng)錯(cuò)誤。由單擺的周期公式T=2πl(wèi)g可知,lⅠ∶lⅡ=TⅠ2∶TⅡ2=25∶4,B項(xiàng)錯(cuò)誤。同時(shí)可知lⅡ=TⅡ2g4π2=16.C人用手振動(dòng)該飛力士棒,飛力士棒做受迫振動(dòng),受迫振動(dòng)的頻率等于驅(qū)動(dòng)力的頻率,手是驅(qū)動(dòng)力,因此手振動(dòng)的頻率越大,飛力士棒的振動(dòng)頻率越大,選項(xiàng)C正確;驅(qū)動(dòng)力的頻率越接近固有頻率,受迫振動(dòng)的振幅越大,飛力士棒的振幅大小與驅(qū)動(dòng)力的大小無關(guān),選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤;當(dāng)手每分鐘振動(dòng)270次時(shí),驅(qū)動(dòng)力的頻率f=27060Hz=4.5Hz=f0,此時(shí)飛力士棒振動(dòng)最強(qiáng),選項(xiàng)D7.解析由于四個(gè)鋼片在發(fā)動(dòng)機(jī)周期性驅(qū)動(dòng)力作用下做受迫振動(dòng),當(dāng)鋼片的固有頻率等于驅(qū)動(dòng)力的頻率時(shí),發(fā)生共振,振幅最大。由題意可知,b振幅最大,此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)提供的驅(qū)動(dòng)力頻率最接近b的固有頻率60Hz,則發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速最接近60r/s。答案60r/s8.解析(1)B、C、D做受迫振動(dòng),其振動(dòng)的頻率與驅(qū)動(dòng)力的頻率相同,即B、C、D做受迫振動(dòng)的周期與擺A擺動(dòng)的周期相同,所以四個(gè)擺的周期相同。(2)受迫振動(dòng)中,當(dāng)驅(qū)動(dòng)力頻率等于固有頻率時(shí),產(chǎn)生共振現(xiàn)象,振幅達(dá)到最大,A、B擺長相同則固有頻率相同,可知B發(fā)生共振,振幅最大。(3)擺A開始擺動(dòng)