2024秋新教材高中物理課時跟蹤檢測十二受迫振動共振粵教版選擇性必修第一冊

課時跟蹤檢測（十二）受迫振動共振A組—重基礎(chǔ)·體現(xiàn)綜合1．(多選)下列說法中正確的是()A．某物體做自由振動時，其振動頻率與振幅無關(guān)B．某物體做受迫振動時，其振動頻率與固有頻率無關(guān)C．某物體發(fā)生共振時的頻率就是其自由振動的頻率D．某物體發(fā)生共振時的振動就是無阻尼振動解析：選ABC物體做自由振動時的頻率與振幅無關(guān)，而做受迫振動時的頻率等于驅(qū)動力的頻率，發(fā)生共振時驅(qū)動力的頻率等于物體的固有頻率。2.如圖所示的裝置，彈簧振子的固有頻率是4Hz?，F(xiàn)勻速轉(zhuǎn)動把手，給彈簧振子以周期性的驅(qū)動力，測得彈簧振子振動達到穩(wěn)定時的頻率為1Hz，則把手轉(zhuǎn)動的頻率為()A．1Hz B．3HzC．4Hz D．5Hz解析：選A轉(zhuǎn)動把手后，彈簧振子起先做受迫振動，受迫振動是依據(jù)外界驅(qū)動力的頻率振動的，既然振子穩(wěn)定后的振動頻率為1Hz，則把手轉(zhuǎn)動的頻率即為1Hz。3．(多選)單擺在實際振動過程中，搖擺幅度越來越小，這是因為()A．單擺做的是阻尼振動B．能量正在漸漸殲滅C．動能正在轉(zhuǎn)化為勢能D．總能量守恒，削減的機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能解析：選AD能量不能被殲滅，只能發(fā)生轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移，故B錯誤；單擺在實際振動中由于受到空氣阻力，要克服空氣阻力做功，機械能漸漸減小，轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，由能量守恒定律可知，總能量是守恒的，故C錯誤，A、D正確。4．(多選)某簡諧振子，自由振動時的振動圖像如圖甲中的曲線Ⅰ所示，而在某驅(qū)動力作用下做受迫振動時，穩(wěn)定后的振動圖像如圖甲中的曲線Ⅱ所示，那么，此受迫振動對應(yīng)的狀態(tài)可能是圖乙中的()A．a(chǎn)點 B．b點C．c點 D．肯定不是c點解析：選AD振子的固有周期與驅(qū)動力周期的關(guān)系是T驅(qū)＝eq\f(3,2)T固，所以受迫振動的狀態(tài)肯定不是圖乙中的b、c兩點，可能是a點，故A、D正確。5.如圖所示，物體靜止于水平面上的O點，這時彈簧恰為原長l0，物體的質(zhì)量為m，與水平面間的動摩擦因數(shù)為μ?，F(xiàn)將物體向右拉一段距離后自由釋放，使之沿水平面振動，下列結(jié)論正確的是()A．物體通過O點時所受的合外力為0B．物體將做阻尼振動C．物體最終只能停止在O點D．物體停止運動后所受的摩擦力為μmg解析：選B物體通過O點時所受的彈簧的彈力為0，但所受的摩擦力不為0，選項A錯誤。物體振動時要克服摩擦力做功，機械能削減，振幅減小，做阻尼振動，選項B正確。物體最終停止的位置可能在O點也可能不在O點，若停在O點摩擦力為0，若不在O點，摩擦力和彈簧的彈力平衡，停止運動時物體所受的摩擦力不肯定為μmg，選項C、D錯誤。6．(多選)如圖所示為受迫振動的演示裝置，當(dāng)單擺A振動起來后，通過水平懸繩迫使單擺B、C振動，則下列說法正確的是()A．只有單擺A、C振動周期相等B．單擺A的振幅比單擺B的小C．單擺B的振幅比單擺C的小D．單擺B、C振動時的振幅與其擺長有關(guān)，而周期與擺長無關(guān)解析：選CD當(dāng)單擺A振動起來后，單擺B與C做受迫振動，做受迫振動的物體的周期(或頻率)等于驅(qū)動力的周期(或頻率)，選項A錯誤；當(dāng)單擺的固有頻率等于驅(qū)動力的頻率時，發(fā)生共振現(xiàn)象，選項B錯誤，選項C、D正確。7．(多選)一臺洗衣機的脫水桶正常工作時特別平衡，當(dāng)切斷電源后，發(fā)覺洗衣機先是振動越來越猛烈，然后振動漸漸減弱，下列說法中正確的是()A．正常工作時洗衣機做的是受迫振動B．正常工作時，洗衣機脫水桶運轉(zhuǎn)的頻率比洗衣機的固有頻率大C．正常工作時，洗衣機脫水桶運轉(zhuǎn)的頻率比洗衣機的固有頻率小D．當(dāng)洗衣機振動最猛烈時，脫水桶的運轉(zhuǎn)頻率恰好等于洗衣機的固有頻率解析：選ABD切斷電源后，脫水桶的轉(zhuǎn)速越來越小，即脫水桶的運轉(zhuǎn)頻率越來越小，由題意可知，當(dāng)洗衣機脫水桶正常工作時，特別穩(wěn)定，即正常工作時的頻率大于洗衣機的固有頻率，A、B選項正確，C選項錯誤；當(dāng)振動最猛烈時，洗衣機發(fā)生了共振，即脫水桶運轉(zhuǎn)頻率等于洗衣機的固有頻率，D選項正確。8.如圖為一單擺的共振曲線，則(g取10m/s2)：(1)該單擺的擺長約為多少？(2)共振時單擺的振幅多大？(3)共振時擺球的最大偏角為多少？(4)若單擺的擺長變短，共振曲線的峰將怎樣移動。解析：(1)由題圖可知當(dāng)驅(qū)動力頻率為0.5Hz時，單擺產(chǎn)生了共振現(xiàn)象，則單擺的固有頻率f＝0.5Hz，則周期為：T＝eq\f(1,f)＝2s依據(jù)單擺的周期公式T＝2πeq\r(\f(l,g))得：l＝eq\f(gT2,4π2)＝eq\f(10×22,4×3.142)m＝1m。(2)由圖讀出共振時單擺的振幅A＝8cm。(3)依據(jù)題意，有sinθ＝eq\f(A,l)＝eq\f(0.08,1)＝0.08，解得θ＝4.59°。(4)若單擺的擺長變短，依據(jù)單擺的周期公式T＝2πeq\r(\f(l,g))知T變小，T＝eq\f(1,f)故f變大，共振曲線的峰將右移。答案：(1)1m(2)8cm(3)4.59°(4)共振曲線的峰將右移eq\a\vs4\al(B)組—重應(yīng)用·體現(xiàn)創(chuàng)新9．(多選)如圖所示，把兩個彈簧振子懸掛在同一支架上，已知甲彈簧振子的固有頻率為9Hz，乙彈簧振子的固有頻率為72Hz，當(dāng)支架在受到豎直方向且頻率為9Hz的驅(qū)動力作用做受迫振動時，則兩個彈簧振子的振動狀況是()A．甲的振幅較大B．甲的振動頻率為9HzC．乙的振幅較大D．乙的振動頻率為9Hz解析：選ABD依據(jù)受迫振動發(fā)生共振的條件可知甲的振幅較大，又因為做受迫振動的物體的頻率等于驅(qū)動力的頻率，所以選項A、B、D正確。10.如圖為單擺在兩次受迫振動中的共振曲線，則下列說法錯誤的是(g＝9.8m/s2)()A．若兩次受迫振動分別在月球上和地球上進行，且擺長相同，則曲線Ⅰ表示月球上單擺的共振曲線B．若兩次受迫振動是在地球上同一地點進行，則兩次擺長之比lⅠ∶lⅡ＝25∶4C．曲線Ⅱ若是在地面上完成的，則該擺擺長約為1mD．若擺長均為1m，則曲線Ⅰ是在地面上完成的解析：選D受迫振動的頻率與固有頻率無關(guān)，但當(dāng)驅(qū)動力的頻率與物體固有頻率相等時，受迫振動的振幅最大，所以可以依據(jù)物體做受迫振動的共振曲線推斷出物體的固有頻率。單擺振動周期公式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))。曲線中振動最大處對應(yīng)頻率應(yīng)與做受迫振動單擺的固有頻率相等，從題圖可以看出，兩擺固有頻率分別為fⅠ＝0.2Hz，fⅡ＝0.5Hz。當(dāng)兩擺在月球和地球上分別做受迫振動且擺長相等時，依據(jù)公式f＝eq\f(1,2π)eq\r(\f(g,l))，可知g越大，f越大，所以gⅡ>gⅠ，可推知曲線Ⅰ表示月球上單擺的共振曲線，所以A正確；若在地球上同一地點進行兩次受迫振動，g相同，擺長長的f小，且有eq\f(fⅠ,fⅡ)＝eq\f(0.2,0.5)＝eq\r(\f(lⅡ,lⅠ))，所以lⅠ∶lⅡ＝25∶4，B正確；若曲線Ⅱ為在地面上的受迫振動共振曲線，由fⅡ＝eq\f(1,2π)eq\r(\f(g,lⅡ))＝0.5Hz,g＝9.8m/s2，可計算出lⅡ≈1m，所以C正確，D錯誤。11.(多選)一砝碼和一輕彈簧構(gòu)成彈簧振子，圖甲所示的裝置可用于探討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，變更把手勻速轉(zhuǎn)動的速度就可以變更驅(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(dāng)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()A．由圖線可知T0＝4sB．由圖線可知T0＝8sC．當(dāng)T在4s旁邊時，Y顯著增大；當(dāng)T比4s小得多或大得多時，Y很小D．當(dāng)T在8s旁邊時，Y顯著增大；當(dāng)T比8s小得多或大得多時，Y很小解析：選AC題圖乙是彈簧振子未加驅(qū)動力時振動的圖線，故由題圖乙讀出的周期為其振動的固有周期，即T0＝4s。圖丙是彈簧振子在驅(qū)動力作用下的振動圖線，做受迫振動的砝碼，其振動的周期等于驅(qū)動力的周期，即T＝8s。當(dāng)固有周期與驅(qū)動力的周期相同時，其振幅最大；周期差別越大，其振動振幅越小。由以上分析可知，A、C正確。12．汽車的重量一般支撐在固定于軸承上的若干彈簧上，全部彈簧的等效勁度系數(shù)k＝1.5×105N/m，汽車開動時，在振幅較小狀況下，其上下自由振動的頻率滿意f＝eq\f(1,2π)eq\r(\f(g,L))(L為車廂在平衡位置時，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，人感覺最難過？解析：人體固有頻率為2H