2024-2025學(xué)年高中物理第二章機(jī)械振動(dòng)6受迫振動(dòng)共振課時(shí)作業(yè)含解析新人教版選擇性必修第一冊(cè)

PAGEPAGE5課時(shí)作業(yè)10受迫振動(dòng)共振1．部隊(duì)經(jīng)過(guò)橋梁時(shí)，規(guī)定不許齊步走，登山運(yùn)動(dòng)員登雪山時(shí)，不許高聲叫喊，主要緣由是(C)A．減輕對(duì)橋的壓力，避開(kāi)產(chǎn)生回聲B．削減對(duì)橋、雪山的沖擊力C．避開(kāi)使橋發(fā)生共振和使雪山發(fā)生共振D．使橋受到的壓力更不勻稱，使登山運(yùn)動(dòng)員耗散能量解析：部隊(duì)過(guò)橋時(shí)如齊步走，給橋梁施加周期性外力，簡(jiǎn)單使橋的振動(dòng)幅度增加，即發(fā)生共振，造成橋梁倒塌；登山運(yùn)動(dòng)員登雪山時(shí)高聲叫喊，聲波簡(jiǎn)單引發(fā)雪山共振而發(fā)生雪崩，故應(yīng)選C.2．下表記錄了某受迫振動(dòng)的振幅隨驅(qū)動(dòng)力頻率變更的關(guān)系，若該振動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率為f固，則(B)驅(qū)動(dòng)力頻率/Hz304050607080受迫振動(dòng)振幅/cm10.216.827.228.116.58.3A.f固＝60Hz B．50Hz<f固<60HzC．60Hz<f固<70Hz D．以上三個(gè)都不對(duì)解析：固有頻率等于驅(qū)動(dòng)力的頻率時(shí)，振幅最大，固有頻率越接近驅(qū)動(dòng)力頻率，振幅越大；表格中當(dāng)驅(qū)動(dòng)力頻率為50Hz和60Hz時(shí)，振幅最大，說(shuō)明固有頻率在50Hz～60Hz之間；故選B.3．在喜劇電影《功夫》中，包租婆的“獅子吼”可以將酒杯震碎．若我們用手指輕彈同樣的酒杯，聽(tīng)到嘹亮的聲音，并測(cè)得該聲音的頻率為f.下列說(shuō)法正確的是(A)A．包租婆的“獅子吼”震碎酒杯是聲波的共振現(xiàn)象B．包租婆的“獅子吼”震碎酒杯是聲波的干涉現(xiàn)象C．包租婆發(fā)出的震碎酒杯的“獅子吼”的頻率肯定小于fD．包租婆發(fā)出的震碎酒杯的“獅子吼”的頻率肯定遠(yuǎn)大于f解析：共振時(shí)受迫振動(dòng)的物體振幅最大，A正確，B錯(cuò)；產(chǎn)生共振的條件是驅(qū)動(dòng)力的頻率等于受迫振動(dòng)物體的固有頻率，它們?cè)浇咏鼤r(shí)振幅越大，故C、D錯(cuò)．4．(多選)如圖所示，當(dāng)A振動(dòng)起來(lái)后，通過(guò)繃緊水平繩迫使B、C振動(dòng)起來(lái)，下列說(shuō)法正確的是(AD)A．A、B、C三個(gè)單擺的周期均相同B．只有A、C兩個(gè)單擺周期相同C．A、B、C三個(gè)單擺的振幅相同D．B的振幅比C的振幅小解析：B、C兩個(gè)單擺都在A的作用下做受迫振動(dòng)，故B、C的周期都與A的周期相同，故A正確，B錯(cuò)誤；A與C擺長(zhǎng)相等，即固有頻率相等，C擺達(dá)到共振，振幅比B的大，故C錯(cuò)誤，D正確．5．下列說(shuō)法正確的是(D)A．洗衣機(jī)工作時(shí)機(jī)殼的振動(dòng)頻率等于其固有頻率B．鼓手隨音樂(lè)敲擊鼓面時(shí)，鼓面的振動(dòng)是自由振動(dòng)C．為了防止橋梁發(fā)生共振而坍塌，部隊(duì)要齊步通過(guò)橋梁D．較弱聲音可震碎玻璃杯，是因?yàn)椴ＡПl(fā)生了共振解析：正常工作時(shí)，洗衣機(jī)波輪的運(yùn)轉(zhuǎn)頻率比洗衣機(jī)的固有頻率大，所以洗衣機(jī)工作時(shí)機(jī)殼的振動(dòng)頻率大于其固有頻率，故A錯(cuò)誤；鼓手隨音樂(lè)敲擊鼓面時(shí)，鼓面的振動(dòng)是受迫振動(dòng)，故B錯(cuò)誤；部隊(duì)經(jīng)過(guò)橋梁時(shí)，規(guī)定不許齊步走，主要緣由是避開(kāi)使橋發(fā)生共振，故C錯(cuò)誤；較弱聲音可震碎玻璃杯，是因?yàn)椴ＡПl(fā)生了共振，故D正確．6．(多選)如圖為單擺在兩次受迫振動(dòng)中的共振曲線，則下列說(shuō)法中正確的是(ABC)A．若兩次受迫振動(dòng)分別在月球上和地球上進(jìn)行，且擺長(zhǎng)相同，則圖線Ⅰ表示月球上單擺的共振曲線B．若兩次受迫振動(dòng)是在地球上同一地點(diǎn)進(jìn)行，則兩次擺長(zhǎng)之比lⅠlⅡ＝254C．圖線Ⅱ若是在地面上完成的，則該擺擺長(zhǎng)約為1mD．若擺長(zhǎng)均為1m，則圖線Ⅰ是在地面上完成的解析：受迫振動(dòng)的頻率與固有頻率無(wú)關(guān)，但當(dāng)驅(qū)動(dòng)力的頻率與物體固有頻率相等時(shí)，受迫振動(dòng)的振幅最大，所以，可以依據(jù)物體做受迫振動(dòng)的共振曲線推斷出物體的固有頻率．依據(jù)單擺振動(dòng)周期公式T＝2πeq\r(\f(l,g))，可以得到單擺固有頻率f＝eq\f(1,T)＝eq\f(1,2π)eq\r(\f(g,l))，依據(jù)圖像中f的信息可以推斷擺長(zhǎng)或重力加速度的變更狀況．7．(多選)如圖所示的裝置可用于探討該彈簧振子的受迫振動(dòng)．勻速轉(zhuǎn)動(dòng)把手時(shí)，曲桿給彈簧振子以驅(qū)動(dòng)力，使振子做受迫振動(dòng)．把手勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的周期就是驅(qū)動(dòng)力的周期，變更把手勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的速度就可以變更驅(qū)動(dòng)力的周期．若保持把手不動(dòng)，給砝碼一向下的初速度，砝碼便做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，振動(dòng)圖線如圖甲所示．當(dāng)把手以某一速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，受迫振動(dòng)達(dá)到穩(wěn)定時(shí)，砝碼的振動(dòng)圖線如圖乙所示．若用T0表示彈簧振子的固有周期，T表示驅(qū)動(dòng)力的周期，A表示受迫振動(dòng)達(dá)到穩(wěn)定后砝碼振動(dòng)的振幅，則(AC)A．由圖線可知T0＝4sB．由圖線可知T0＝8sC．當(dāng)T在4s旁邊時(shí)，A顯著增大；當(dāng)T比4s小得多或大得多時(shí)，A很小D．當(dāng)T在8s旁邊時(shí)，A顯著增大；當(dāng)T比8s小得多或大得多時(shí)，A很小解析：細(xì)讀圖中所給情景，可知：甲圖是描述彈簧振子在不受驅(qū)動(dòng)力的狀況下振動(dòng)狀況的圖像，此時(shí)的振動(dòng)周期是該彈簧振子的固有周期，從圖中可干脆讀出固有周期為4s，A正確，B錯(cuò)誤；當(dāng)驅(qū)動(dòng)力的頻率與固有頻率相近時(shí)，發(fā)生共振，振幅顯著增大，所以當(dāng)曲桿的轉(zhuǎn)動(dòng)周期與彈簧振子的固有周期4s接近的時(shí)候，振幅A顯著增大，其他狀況下A很小，C正確，D錯(cuò)誤．8．如圖所示是用來(lái)測(cè)量各種電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速計(jì)的原理圖．在同一鐵支架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)覺(jué)b鋼片振幅最大．(1)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為多大？(2)四個(gè)鋼片a、b、c、d的振動(dòng)頻率分別是多少？答案：(1)60r/s(2)60Hz60Hz60Hz60Hz解析：(1)b鋼片的振幅最大，此時(shí)可認(rèn)為b鋼片發(fā)生了共振，由共振發(fā)生的條件可知f驅(qū)＝f固，因此電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率為60Hz，即轉(zhuǎn)速為60r/s.(2)四個(gè)鋼片a、b、c、d都是做受迫振動(dòng)，其振動(dòng)頻率與固有頻率無(wú)關(guān)，都等于驅(qū)動(dòng)力的頻率，即都等于電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率60Hz.1．自由搖擺的秋千，搖擺的振幅越來(lái)越小，下列說(shuō)法正確的是(C)A．機(jī)械能守恒B．能量正在消逝C．總能量守恒，機(jī)械能減小D．只有動(dòng)能和勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化解析：自由搖擺的秋千可以看作阻尼振動(dòng)的模型，振動(dòng)系統(tǒng)中的能量轉(zhuǎn)化不僅是系統(tǒng)內(nèi)部動(dòng)能和勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化．振動(dòng)系統(tǒng)是一個(gè)開(kāi)放系統(tǒng)，與外界時(shí)刻進(jìn)行能量交換．系統(tǒng)由于受到阻力，因而振動(dòng)的能量不斷減小，但總能量守恒．故正確答案為C.2．如圖所示是一個(gè)單擺做受迫振動(dòng)時(shí)的共振曲線，表示振幅A與驅(qū)動(dòng)力的頻率f的關(guān)系，下列說(shuō)法正確的是(D)A．?dāng)[長(zhǎng)約為10cmB．發(fā)生共振時(shí)單擺的周期為1sC．若增大擺長(zhǎng)，共振曲線的“峰”將向右移動(dòng)D．若增大擺長(zhǎng)，共振曲線的“峰”將向左移動(dòng)解析：由題圖可知，若單擺的振動(dòng)頻率與固有頻率相等，則周期為2s，由T＝2πeq\r(\f(l,g))，可得l≈1m，故選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤；若擺長(zhǎng)增大，則固有頻率減小，所以共振曲線的峰將向左移動(dòng)，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確．3．兩個(gè)質(zhì)量分別為M和m的小球懸掛在同一根細(xì)線上，如圖所示，當(dāng)先讓M搖擺，過(guò)一段時(shí)間系統(tǒng)穩(wěn)定后，下面哪句話是錯(cuò)誤的(A)A．m和M的周期不相等B．當(dāng)兩個(gè)擺長(zhǎng)相等時(shí)，m擺的振幅最大C．懸掛M的細(xì)繩長(zhǎng)度變更時(shí)，m搖擺的振幅也會(huì)發(fā)生變更D．當(dāng)兩個(gè)擺長(zhǎng)相等時(shí)，m搖擺振幅可以超過(guò)M解析：m做受迫振動(dòng)，其周期等于M搖擺的周期，當(dāng)兩擺周期相等時(shí)發(fā)生共振，故B、C、D正確，A錯(cuò)誤．4．下列振動(dòng)中屬于受迫振動(dòng)的是(B)A．用重錘敲擊一下懸吊著的鐘后，鐘的搖擺B．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接通電源后，振針的振動(dòng)C．小孩睡在自由搖擺的吊床上，小孩隨著吊床一起搖擺D．彈簧振子在豎直方向上沿上下方向振動(dòng)解析：受迫振動(dòng)是振動(dòng)物體在驅(qū)動(dòng)力作用下的運(yùn)動(dòng)，故只有B對(duì)．A、C是阻尼振動(dòng)，D是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)．5．(多選)某簡(jiǎn)諧振子，自由振動(dòng)時(shí)的振動(dòng)圖像如圖甲中的曲線Ⅰ所示，而在某驅(qū)動(dòng)力作用下做受迫振動(dòng)時(shí)，穩(wěn)定后的振動(dòng)圖像如圖甲中的曲線Ⅱ所示，那么，此受迫振動(dòng)對(duì)應(yīng)的狀態(tài)可能是圖乙中的(AD)A．a(chǎn)點(diǎn) B．b點(diǎn)C．c點(diǎn) D．肯定不是c點(diǎn)解析：振子的固有周期與驅(qū)動(dòng)力周期的關(guān)系是T驅(qū)＝eq\f(3,2)T固，所以受迫振動(dòng)的狀態(tài)肯定不是題圖乙中的b點(diǎn)和c點(diǎn)，可能是a點(diǎn)，故選A、D.6．(多選)日本發(fā)生過(guò)里氏9.0級(jí)大地震，導(dǎo)致許多房屋坍塌，場(chǎng)景慘不忍睹，就此事務(wù)，下列說(shuō)法正確的是(AD)A．全部建筑物振動(dòng)周期相同B．全部建筑物振幅相同C．建筑物的振動(dòng)周期由其固有周期確定D．全部建筑物均做受迫振動(dòng)解析：地面上的全部建筑物都在同一驅(qū)動(dòng)力下做受迫振動(dòng)，它們的振動(dòng)周期都與驅(qū)動(dòng)力的周期相同，與其固有周期無(wú)關(guān)，故A、D正確，C錯(cuò)誤；由于不同的建筑物固有周期不盡相同，所以做受迫振動(dòng)時(shí)，它們的振幅不肯定相同，B錯(cuò)誤．7．汽車的質(zhì)量一般支撐在固定于軸承上的若干彈簧上，彈簧的等效勁度系數(shù)k＝1.5×105N/m.汽車開(kāi)動(dòng)時(shí)，在振幅較小的狀況下，其上下自由振動(dòng)的頻率滿意f＝eq\f(1,2π)eq\r(\f(g,l))(l為彈簧的壓縮長(zhǎng)度)．若人體可以看成一個(gè)彈性體，其固有頻率約為2Hz，已知汽車的