2020-2021物理選擇性第一冊課時分層作業(yè) 2.6 受迫振動共振含解析

學必求其心得，業(yè)必貴于專精學必求其心得，業(yè)必貴于專精學必求其心得，業(yè)必貴于專精2020-2021學年物理新教材人教版選擇性必修第一冊課時分層作業(yè)2.6受迫振動共振含解析課時分層作業(yè)(十）受迫振動共振（建議用時：25分鐘)考點一振動中的能量損失1．下列說法中不正確的是（)A．實際的自由振動必然是阻尼振動B．在外力作用下的振動是受迫振動C．阻尼振動的振幅越來越小D．受迫振動穩(wěn)定后的頻率與自身物理條件無關(guān)B[實際的自由振動由于阻力的作用，振幅會越來越小，所以一定為阻尼振動，故A項正確;物體在周期性驅(qū)動力的作用下的振動是受迫振動，故物體在外力作用下的振動不一定是受迫振動，故B項不正確；阻尼振動的振幅會越來越小，故C項正確；受迫振動穩(wěn)定后的頻率取決于驅(qū)動力的頻率,與自身物理條件無關(guān)，故D項正確．］2．(多選)單擺在空氣中做阻尼振動，下列說法正確的是（）A．振動的能量逐漸轉(zhuǎn)化為其他形式的能量B．后一時刻擺球的動能一定比前一時刻小C．后一時刻擺球的勢能一定比前一時刻小D．后一時刻擺球的機械能一定能比前一時刻小AD[阻力不能忽略的情況下，要克服阻力做功，振動的能量在逐漸轉(zhuǎn)化為其他形式的能量，選項A正確;單擺的動能是變化的，向下擺動時動能增大,向上擺動時動能減小，所以后一時刻擺球的動能不一定比前一時刻的動能小，故B錯誤；后一時刻擺球的勢能不一定比前一時刻的勢能小，比如從最低點擺動時，C錯誤；后一時刻擺球的機械能一定比前一時刻的機械能小，D正確．］3．(多選）如圖所示是一個彈簧振子做阻尼振動的振動圖像，曲線上A、B兩點的連線與橫軸平行，下列說法正確的是()A．振子在A時刻的動能等于B時刻的動能B．振子在A時刻的勢能等于B時刻的勢能C．振子在A時刻的機械能等于B時刻的機械能D．振子在A時刻的機械能大于B時刻的機械能BD[由于彈簧振子做阻尼振動，所以A時刻的機械能大于B時刻的機械能，選項C錯誤，D項正確；由于彈簧的彈性勢能與彈簧的形變量(即位移）有關(guān)，所以選項B正確;振子在A時刻的動能大于B時刻的動能,選項A錯誤．]考點二受迫振動與共振4．如圖所示，曲軸上掛著一個彈簧振子．轉(zhuǎn)動搖把曲軸可帶動彈簧振子上下振動,開始時不轉(zhuǎn)動搖把，讓振子自由振動,測得其頻率為2Hz.現(xiàn)勻速轉(zhuǎn)動搖把，轉(zhuǎn)速為240r/min.則下列說法正確的是（)A．當振子穩(wěn)定振動時，它的振動周期是0.5sB．當振子穩(wěn)定振動時，它的振動頻率是4HzC．當轉(zhuǎn)速為240r/min時,彈簧振子的振幅最大D．當轉(zhuǎn)速增大時，彈簧振子的振幅增大B［受迫振動中,受迫振動的物體的周期、頻率由驅(qū)動力的周期、頻率決定,驅(qū)動力的頻率為4Hz，周期為0.25s,所以A項錯誤，B項正確;當驅(qū)動力的周期與振子的固有周期相等時，振幅最大，C、D項錯誤．]5．部隊經(jīng)過橋梁時，規(guī)定不許齊步走，登山運動員登雪山時，不許高聲叫喊，主要原因是（）A．減小對橋的壓力，避免產(chǎn)生回聲B．減小對橋、雪山的沖量C．避免使橋、雪山發(fā)生共振D．使橋受到的壓力更不均勻，使登山運動員耗散能量減少C［部隊過橋梁時不準齊步走，主要是避免使橋梁發(fā)生共振，登山運動員登雪山時不許高喊也是避免雪山發(fā)生共振,故C正確,A、B、D錯誤．綜上本題選C。]6．如圖所示裝置中,已知彈簧振子的固有頻率f固＝2Hz，電動機皮帶輪的直徑d1是曲軸皮帶輪直徑d2的eq\f（1，2).為使彈簧振子的振幅最大，則電動機的轉(zhuǎn)速應(yīng)為()A．60r/min B．120r/minC．30r/min D．240r/minD［若使振子振幅最大，則曲軸轉(zhuǎn)動頻率為f＝2Hz，即2r/s，由于eq\f(d1，d2)＝eq\f（r1，r2)＝eq\f(1,2），ω1r1＝ω2r2，故eq\f（ω1，ω2)＝2，所以電動機轉(zhuǎn)速為4r/s，即240r/min.]7．在飛機的發(fā)展史中有一個階段，飛機上天后機翼很快就抖動起來，而且越抖越厲害，后來人們經(jīng)過了艱苦的探索，利用在飛機機翼前緣處裝置一個配重桿的方法，解決了這一問題．在飛機機翼前裝置配重桿的主要目的是（)A．加大飛機的慣性 B．使機體更加平衡C．使機翼更加牢固 D．改變機翼的固有頻率D［當驅(qū)動力的頻率與物體的固有頻率相等時，發(fā)生共振,振幅最大,因此要減弱機翼的振動，必須改變機翼的固有頻率,選D。］考點三簡諧運動、阻尼振動、受迫振動及共振的比較8．(多選)如圖所示為一個彈簧振子做受迫振動時振幅與驅(qū)動力頻率之間的關(guān)系圖像,由圖可知（）A．讓振子自由振動，它的頻率可以為f1、f2、f3B．驅(qū)動力頻率為f2時,振子處于共振狀態(tài)C．驅(qū)動力頻率為f3時，振子的振動頻率為f3D．假如讓振子自由振動，它的頻率是f2BCD[由題意可知,當驅(qū)動力的頻率變化時,做受迫振動的彈簧振子的振幅在變化，當驅(qū)動力頻率為f2時,受迫振動的振幅最大，即發(fā)生共振，B正確;彈簧振子做受迫振動的頻率等于驅(qū)動力的頻率，C正確；假如讓振子自由振動,其頻率為固有頻率，由系統(tǒng)本身決定,應(yīng)為f2,故A錯誤，D正確．］9．如圖所示是一個單擺的共振曲線．（1）若單擺所處的環(huán)境重力加速度g取9。8m/s2,試求此擺的擺長．（2）若將此單擺移到高山上，共振曲線的“峰”將怎樣移動？[解析］（1)由圖像可知，單擺的固有頻率f＝0.3Hz，由頻率公式f＝eq\f(1，2π）eq\r（\f(g，l)）,得l＝eq\f（g,4π2f2）＝eq\f(9.8，4×3。142×0。32)m＝2.8m。(2)由f＝eq\f（1，2π）eq\r(\f(g,l））知，單擺移到高山上，重力加速度g減少，其固有頻率減小，故共振曲線的“峰”向左移．[答案](1）2.8m(2)峰將向左移(建議用時：15分鐘）10．（多選）將一個力傳感器接到計算機上，就可以測量快速變化的力，用這種方法測得的某單擺振動時懸線上拉力的大小隨時間變化的曲線如圖所示．某同學由此圖像提供的信息作出下列判斷,其中正確的是（）A．t＝0.2s時擺球正經(jīng)過最低點B．t＝1。1s時擺球正經(jīng)過最低點C．擺球振動過程中機械能減少D．擺球振動的周期為T＝1。4sAC［單擺在做簡諧運動過程中，懸線上拉力是周期性變化的．擺球在最低點時懸線拉力最大Fmax＝mg＋eq\f（mv2,L).在擺到最高點v＝0時,懸線拉力最小，F(xiàn)＝mgcosθ.t＝0.2s時，拉力最大，即擺球正經(jīng)過最低點，A正確;t＝1.1s時，擺球正經(jīng)過最高點，B錯誤；從題圖可看出擺球經(jīng)過最低點速度逐漸減小,機械能逐漸減少，C正確；由題圖可知，T＝2×（0.8－0.2)s＝1。2s，D錯誤．]11．（多選）把一個篩子用四根彈簧支起來，篩子上安一個電動偏心輪，它每轉(zhuǎn)一周,給篩子一個驅(qū)動力，這樣就做成了一個共振篩，如圖所示．篩子做自由振動時,完成10次全振動用時15s．在某電壓下，電動偏心輪轉(zhuǎn)速是36r/min.已知增大電壓可使偏心輪轉(zhuǎn)速提高，增加篩子質(zhì)量，可以增大篩子的固有周期．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．增加篩子質(zhì)量 D．減小篩子質(zhì)量AC[共振篩的工作原理是,當電動偏心輪的轉(zhuǎn)動周期跟篩子的固有周期相等時，就會發(fā)生共振．在題給條件下，篩子振動的固有周期T固＝eq\f(15，10)s＝1。5s,電動偏心輪的轉(zhuǎn)動周期（對篩子來說是驅(qū)動力的周期)T驅(qū)＝eq\f(60,36）s＝1。67s．要使篩子振幅增大，就得使這兩個周期值靠近，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)動力的周期;第二，增加篩子的質(zhì)量使篩子的固有周期增大．正確選項為A、C.]12．（多選）一砝碼和一輕彈簧構(gòu)成彈簧振子，如圖甲所示的裝置可用于研究該彈簧振子的受迫振動．勻速轉(zhuǎn)動把手時，曲桿給彈簧振子以驅(qū)動力，使振子做受迫振動．把手勻速轉(zhuǎn)動的周期就是驅(qū)動力的周期，改變把手勻速轉(zhuǎn)動的速度就可以改變驅(qū)動力的周期．若保持把手不動，給砝碼一向下的初速度,砝碼便做簡諧運動，振動圖線如圖乙所示．當把手以某一速度勻速轉(zhuǎn)動，受迫振動達到穩(wěn)定時，砝碼的振動圖線如圖丙所示．若用T0表示彈簧振子的固有周期，T表示驅(qū)動力的周期，Y表示受迫振動達到穩(wěn)定后砝碼振動的振幅，則()甲乙丙A．由圖像可知T0＝4sB．由圖像可知T0＝8sC．當T在4s附近時，Y顯著增大;當T比4s小得多或大得多時，Y很小D．當T在8s附近時,Y顯著增大；當T比8s小得多或大得多時，Y很小AC[題圖乙是彈簧振子未加驅(qū)動力時的周期，故由題圖乙中的圖線讀出的周期為其振動的固有周期，即T0＝4s．題圖丙是彈簧振子在驅(qū)動力作用下的振動圖線，做受迫振動的物體，其振動的周期等于驅(qū)動力的周期，即T＝8s．當受迫振動的周期與固有周期相同時，其振幅最大；周期差別越大，其振動振幅越?。梢陨戏治隹芍_選項為A、C.]13．汽車的重力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.汽車開始運動時,在振幅較小的情況下，其上下自由振動的頻率滿足f＝eq\f(1,2π)eq\r（\f(g，l))(l為彈簧的壓縮長度）．若人體可以看成一個彈性體，其固有頻率約為2Hz，已知汽車的質(zhì)量為600kg，每個人的質(zhì)量為70kg，則這輛車乘坐幾個人時,人感到最難受？［解析］人體的固有頻率f固＝2Hz,當汽車的振動頻率與其相等時，人體與之發(fā)生共振，人感覺最難受，即f＝eq\f（1，2π)eq\r（\f（g，l)）＝f固,得l＝eq\