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

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專(zhuān)精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專(zhuān)精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專(zhuān)精2020-2021學(xué)年物理新教材人教版選擇性必修第一冊(cè)課時(shí)分層作業(yè)2.6受迫振動(dòng)共振含解析課時(shí)分層作業(yè)(十）受迫振動(dòng)共振（建議用時(shí)：25分鐘)考點(diǎn)一振動(dòng)中的能量損失1．下列說(shuō)法中不正確的是（)A．實(shí)際的自由振動(dòng)必然是阻尼振動(dòng)B．在外力作用下的振動(dòng)是受迫振動(dòng)C．阻尼振動(dòng)的振幅越來(lái)越小D．受迫振動(dòng)穩(wěn)定后的頻率與自身物理?xiàng)l件無(wú)關(guān)B[實(shí)際的自由振動(dòng)由于阻力的作用，振幅會(huì)越來(lái)越小，所以一定為阻尼振動(dòng)，故A項(xiàng)正確;物體在周期性驅(qū)動(dòng)力的作用下的振動(dòng)是受迫振動(dòng)，故物體在外力作用下的振動(dòng)不一定是受迫振動(dòng)，故B項(xiàng)不正確；阻尼振動(dòng)的振幅會(huì)越來(lái)越小，故C項(xiàng)正確；受迫振動(dòng)穩(wěn)定后的頻率取決于驅(qū)動(dòng)力的頻率,與自身物理?xiàng)l件無(wú)關(guān)，故D項(xiàng)正確．］2．(多選)單擺在空氣中做阻尼振動(dòng)，下列說(shuō)法正確的是（）A．振動(dòng)的能量逐漸轉(zhuǎn)化為其他形式的能量B．后一時(shí)刻擺球的動(dòng)能一定比前一時(shí)刻小C．后一時(shí)刻擺球的勢(shì)能一定比前一時(shí)刻小D．后一時(shí)刻擺球的機(jī)械能一定能比前一時(shí)刻小AD[阻力不能忽略的情況下，要克服阻力做功，振動(dòng)的能量在逐漸轉(zhuǎn)化為其他形式的能量，選項(xiàng)A正確;單擺的動(dòng)能是變化的，向下擺動(dòng)時(shí)動(dòng)能增大,向上擺動(dòng)時(shí)動(dòng)能減小，所以后一時(shí)刻擺球的動(dòng)能不一定比前一時(shí)刻的動(dòng)能小，故B錯(cuò)誤；后一時(shí)刻擺球的勢(shì)能不一定比前一時(shí)刻的勢(shì)能小，比如從最低點(diǎn)擺動(dòng)時(shí)，C錯(cuò)誤；后一時(shí)刻擺球的機(jī)械能一定比前一時(shí)刻的機(jī)械能小，D正確．］3．(多選）如圖所示是一個(gè)彈簧振子做阻尼振動(dòng)的振動(dòng)圖像，曲線(xiàn)上A、B兩點(diǎn)的連線(xiàn)與橫軸平行，下列說(shuō)法正確的是()A．振子在A時(shí)刻的動(dòng)能等于B時(shí)刻的動(dòng)能B．振子在A時(shí)刻的勢(shì)能等于B時(shí)刻的勢(shì)能C．振子在A時(shí)刻的機(jī)械能等于B時(shí)刻的機(jī)械能D．振子在A時(shí)刻的機(jī)械能大于B時(shí)刻的機(jī)械能BD[由于彈簧振子做阻尼振動(dòng)，所以A時(shí)刻的機(jī)械能大于B時(shí)刻的機(jī)械能，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D項(xiàng)正確；由于彈簧的彈性勢(shì)能與彈簧的形變量(即位移）有關(guān)，所以選項(xiàng)B正確;振子在A時(shí)刻的動(dòng)能大于B時(shí)刻的動(dòng)能,選項(xiàng)A錯(cuò)誤．]考點(diǎn)二受迫振動(dòng)與共振4．如圖所示，曲軸上掛著一個(gè)彈簧振子．轉(zhuǎn)動(dòng)搖把曲軸可帶動(dòng)彈簧振子上下振動(dòng),開(kāi)始時(shí)不轉(zhuǎn)動(dòng)搖把，讓振子自由振動(dòng),測(cè)得其頻率為2Hz.現(xiàn)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)搖把，轉(zhuǎn)速為240r/min.則下列說(shuō)法正確的是（)A．當(dāng)振子穩(wěn)定振動(dòng)時(shí)，它的振動(dòng)周期是0.5sB．當(dāng)振子穩(wěn)定振動(dòng)時(shí)，它的振動(dòng)頻率是4HzC．當(dāng)轉(zhuǎn)速為240r/min時(shí),彈簧振子的振幅最大D．當(dāng)轉(zhuǎn)速增大時(shí)，彈簧振子的振幅增大B［受迫振動(dòng)中,受迫振動(dòng)的物體的周期、頻率由驅(qū)動(dòng)力的周期、頻率決定,驅(qū)動(dòng)力的頻率為4Hz，周期為0.25s,所以A項(xiàng)錯(cuò)誤，B項(xiàng)正確;當(dāng)驅(qū)動(dòng)力的周期與振子的固有周期相等時(shí)，振幅最大，C、D項(xiàng)錯(cuò)誤．]5．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，主要原因是（）A．減小對(duì)橋的壓力，避免產(chǎn)生回聲B．減小對(duì)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(yùn)動(dòng)員耗散能量減少C［部隊(duì)過(guò)橋梁時(shí)不準(zhǔn)齊步走，主要是避免使橋梁發(fā)生共振，登山運(yùn)動(dòng)員登雪山時(shí)不許高喊也是避免雪山發(fā)生共振,故C正確,A、B、D錯(cuò)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(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)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(dòng)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(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為4r/s，即240r/min.]7．在飛機(jī)的發(fā)展史中有一個(gè)階段，飛機(jī)上天后機(jī)翼很快就抖動(dòng)起來(lái)，而且越抖越厲害，后來(lái)人們經(jīng)過(guò)了艱苦的探索，利用在飛機(jī)機(jī)翼前緣處裝置一個(gè)配重桿的方法，解決了這一問(wèn)題．在飛機(jī)機(jī)翼前裝置配重桿的主要目的是（)A．加大飛機(jī)的慣性 B．使機(jī)體更加平衡C．使機(jī)翼更加牢固 D．改變機(jī)翼的固有頻率D［當(dāng)驅(qū)動(dòng)力的頻率與物體的固有頻率相等時(shí)，發(fā)生共振,振幅最大,因此要減弱機(jī)翼的振動(dòng)，必須改變機(jī)翼的固有頻率,選D。］考點(diǎn)三簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)、阻尼振動(dòng)、受迫振動(dòng)及共振的比較8．(多選)如圖所示為一個(gè)彈簧振子做受迫振動(dòng)時(shí)振幅與驅(qū)動(dòng)力頻率之間的關(guān)系圖像,由圖可知（）A．讓振子自由振動(dòng)，它的頻率可以為f1、f2、f3B．驅(qū)動(dòng)力頻率為f2時(shí),振子處于共振狀態(tài)C．驅(qū)動(dòng)力頻率為f3時(shí)，振子的振動(dòng)頻率為f3D．假如讓振子自由振動(dòng)，它的頻率是f2BCD[由題意可知,當(dāng)驅(qū)動(dòng)力的頻率變化時(shí),做受迫振動(dòng)的彈簧振子的振幅在變化，當(dāng)驅(qū)動(dòng)力頻率為f2時(shí),受迫振動(dòng)的振幅最大，即發(fā)生共振，B正確;彈簧振子做受迫振動(dòng)的頻率等于驅(qū)動(dòng)力的頻率，C正確；假如讓振子自由振動(dòng),其頻率為固有頻率，由系統(tǒng)本身決定,應(yīng)為f2,故A錯(cuò)誤，D正確．］9．如圖所示是一個(gè)單擺的共振曲線(xiàn)．（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(zhǎng)．（2）若將此單擺移到高山上，共振曲線(xiàn)的“峰”將怎樣移動(dòng)？[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(xiàn)的“峰”向左移．[答案](1）2.8m(2)峰將向左移(建議用時(shí)：15分鐘）10．（多選）將一個(gè)力傳感器接到計(jì)算機(jī)上，就可以測(cè)量快速變化的力，用這種方法測(cè)得的某單擺振動(dòng)時(shí)懸線(xiàn)上拉力的大小隨時(shí)間變化的曲線(xiàn)如圖所示．某同學(xué)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(shí)擺球正經(jīng)過(guò)最低點(diǎn)B．t＝1。1s時(shí)擺球正經(jīng)過(guò)最低點(diǎn)C．?dāng)[球振動(dòng)過(guò)程中機(jī)械能減少D．?dāng)[球振動(dòng)的周期為T(mén)＝1。4sAC［單擺在做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，懸線(xiàn)上拉力是周期性變化的．?dāng)[球在最低點(diǎn)時(shí)懸線(xiàn)拉力最大Fmax＝mg＋eq\f（mv2,L).在擺到最高點(diǎn)v＝0時(shí),懸線(xiàn)拉力最小，F(xiàn)＝mgcosθ.t＝0.2s時(shí)，拉力最大，即擺球正經(jīng)過(guò)最低點(diǎn)，A正確;t＝1.1s時(shí)，擺球正經(jīng)過(guò)最高點(diǎn)，B錯(cuò)誤；從題圖可看出擺球經(jīng)過(guò)最低點(diǎn)速度逐漸減小,機(jī)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(cuò)誤．]11．（多選）把一個(gè)篩子用四根彈簧支起來(lái)，篩子上安一個(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，如圖所示．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(dāng)電動(dòng)偏心輪的轉(zhuǎn)動(dòng)周期跟篩子的固有周期相等時(shí)，就會(huì)發(fā)生共振．在題給條件下，篩子振動(dòng)的固有周期T固＝eq\f(15，10)s＝1。5s,電動(dòng)偏心輪的轉(zhuǎn)動(dòng)周期（對(duì)篩子來(lái)說(shuō)是驅(qū)動(dòng)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(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，增加篩子的質(zhì)量使篩子的固有周期增大．正確選項(xiàng)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(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，改變把手勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的速度就可以改變驅(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(xiàn)如圖乙所示．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(xiàn)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(dòng)力的周期，Y表示受迫振動(dòng)達(dá)到穩(wěn)定后砝碼振動(dòng)的振幅，則()甲乙丙A．由圖像可知T0＝4sB．由圖像可知T0＝8sC．當(dāng)T在4s附近時(shí)，Y顯著增大;當(dāng)T比4s小得多或大得多時(shí)，Y很小D．當(dāng)T在8s附近時(shí),Y顯著增大；當(dāng)T比8s小得多或大得多時(shí)，Y很小AC[題圖乙是彈簧振子未加驅(qū)動(dòng)力時(shí)的周期，故由題圖乙中的圖線(xiàn)讀出的周期為其振動(dòng)的固有周期，即T0＝4s．題圖丙是彈簧振子在驅(qū)動(dòng)力作用下的振動(dòng)圖線(xiàn)，做受迫振動(dòng)的物體，其振動(dòng)的周期等于驅(qū)動(dòng)力的周期，即T＝8s．當(dāng)受迫振動(dòng)的周期與固有周期相同時(shí)，其振幅最大；周期差別越大，其振動(dòng)振幅越?。梢陨戏治隹芍?，正確選項(xiàng)為A、C.]13．汽車(chē)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(chē)開(kāi)始運(yùn)動(dòng)時(shí),在振幅較小的情況下，其上下自由振動(dòng)的頻率滿(mǎn)足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(chē)的質(zhì)量為600kg，每個(gè)人的質(zhì)量為70kg，則這輛車(chē)乘坐幾個(gè)人時(shí),人感到最難受？［解析］人體的固有頻率f固＝2Hz,當(dāng)汽車(chē)的振動(dòng)頻率與其相等時(shí)，人體與之發(fā)生共振，人感覺(jué)最難受，即f＝eq\f（1，2π)eq\r（\f（g，l)）＝f固,得l＝eq\