2024-2025學(xué)年新教材高中物理第2章機(jī)械振動(dòng)5生活中的振動(dòng)練習(xí)含解析魯科版選擇性必修1

PAGE7-生活中的振動(dòng)(25分鐘·70分)一、選擇題(本題共6小題,每題6分,共36分)1.據(jù)《天中記》一書記載,晉初(公元3世紀(jì))時(shí),京城有戶人家掛著的銅盤每天早晚輕輕自鳴兩次,人們非常驚恐。學(xué)者張華推斷,這是銅盤與皇宮早晚的鐘聲共鳴所致。后來把銅盤磨薄一些,它就不再自鳴了。關(guān)于這個(gè)現(xiàn)象,下列說法中不正確的是 ()A.共鳴是一種共振B.銅盤共鳴時(shí)的振動(dòng)頻率等于皇宮鐘聲的頻率C.把銅盤磨薄變更了驅(qū)動(dòng)力的頻率D.把銅盤磨薄使銅盤的固有頻率遠(yuǎn)離驅(qū)動(dòng)力的頻率【解析】選C。共鳴是可發(fā)聲的物體之間的共振,故A正確;發(fā)生共鳴的條件是振動(dòng)頻率相等,所以B選項(xiàng)是正確的;把銅盤磨薄變更了固有頻率,故C錯(cuò)誤;把銅盤磨薄使銅盤的固有頻率不等于驅(qū)動(dòng)力的頻率,這樣就不會(huì)再發(fā)生共鳴了,所以D選項(xiàng)是正確的;故選C。2.下列說法正確的是 ()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)要齊步通過橋梁D.聲音可振碎玻璃杯,是因?yàn)椴ＡПl(fā)生了共振【解析】選D。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)過橋梁時(shí),規(guī)定不許齊步走,主要緣由是避開使橋發(fā)生共振,故C錯(cuò)誤;聲音可振碎玻璃杯,是因?yàn)椴ＡПl(fā)生了共振,故D正確。3.兩個(gè)彈簧振子甲的固有頻率為f,乙的固有頻率為9f,若它們均在頻率為8f的驅(qū)動(dòng)力作用下做受迫振動(dòng),則 ()A.振子甲的振幅較大,振動(dòng)頻率為fB.振子乙的振幅較大,振動(dòng)頻率為9fC.振子甲的振幅較大,振動(dòng)頻率為9fD.振子乙的振幅較大,振動(dòng)頻率為8f【解析】選D。由題意,兩振子都做受迫振動(dòng),它們的頻率都等于驅(qū)動(dòng)力頻率8f。由于乙的固有頻率為9f,與驅(qū)動(dòng)力頻率8f較接近,則振幅較大。故選D。4.蜘蛛會(huì)依據(jù)絲網(wǎng)的振動(dòng)狀況感知是否有昆蟲“落網(wǎng)”,若絲網(wǎng)的固有頻率為200Hz,下列說法正確的是 ()A.“落網(wǎng)”昆蟲翅膀振動(dòng)的頻率越大,絲網(wǎng)的振幅越大B.當(dāng)“落網(wǎng)”昆蟲翅膀振動(dòng)的頻率低于200Hz時(shí),絲網(wǎng)不振動(dòng)C.當(dāng)“落網(wǎng)”昆蟲翅膀振動(dòng)的周期為0.005s時(shí),絲網(wǎng)的振幅最小D.昆蟲“落網(wǎng)”時(shí),絲網(wǎng)振動(dòng)的頻率由“落網(wǎng)”昆蟲翅膀振動(dòng)的頻率確定【解析】選D。依據(jù)共振的條件可知,系統(tǒng)的固有頻率等于驅(qū)動(dòng)力的頻率時(shí),系統(tǒng)達(dá)到共振,振幅達(dá)到最大,故A錯(cuò)誤;當(dāng)“落網(wǎng)”昆蟲翅膀振動(dòng)的頻率低于200Hz時(shí),絲網(wǎng)仍舊振動(dòng),B錯(cuò)誤;當(dāng)“落網(wǎng)”昆蟲翅膀振動(dòng)的周期為0.005s時(shí),其頻率:f==Hz=200Hz,與絲網(wǎng)的固有頻率相等,所以絲網(wǎng)的振幅最大,故C錯(cuò)誤;受迫振動(dòng)的頻率等于驅(qū)動(dòng)力的頻率,所以昆蟲“落網(wǎng)”時(shí),絲網(wǎng)振動(dòng)的頻率由“落網(wǎng)”昆蟲翅膀振動(dòng)的頻率確定,故D正確。故選D。5.手機(jī)是常用的通信工具,當(dāng)來電話時(shí),可以用振動(dòng)來提示人們,振動(dòng)原理很簡潔:一個(gè)微型電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)轉(zhuǎn)軸上的葉片轉(zhuǎn)動(dòng),當(dāng)葉片轉(zhuǎn)動(dòng)后,電動(dòng)機(jī)就跟著振動(dòng)起來了,從而帶動(dòng)手機(jī)振動(dòng)起來,其中葉片的形態(tài)你認(rèn)為是圖中的哪種 ()【解析】選C。若葉片的形態(tài)規(guī)則,電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)它高速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),不會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)。由圖可知,只有C是不規(guī)則的,電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)它高速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),才會(huì)產(chǎn)生振動(dòng),故C正確,A、B、D錯(cuò)誤。6.如圖所示的裝置中,在曲軸AB上懸掛一個(gè)彈簧振子,若不轉(zhuǎn)動(dòng)把手C,讓其上下振動(dòng),周期為T1,若使把手以周期T2勻速轉(zhuǎn)動(dòng),當(dāng)運(yùn)動(dòng)都穩(wěn)定后,則 ()A.彈簧振子的振動(dòng)周期為T1B.彈簧振子的振動(dòng)周期為T2C.彈簧振子的振動(dòng)頻率為D.要使彈簧振子的振幅增大,可讓把手轉(zhuǎn)速減小【解析】選B。彈簧振子在把手作用下做受迫振動(dòng),其振動(dòng)周期等于驅(qū)動(dòng)力的周期,因此振動(dòng)周期為T2,A項(xiàng)不符合題意,B項(xiàng)符合題意,C項(xiàng)不符合題意;由于T2>T1,故欲使振幅增大,應(yīng)使T2減小,即轉(zhuǎn)速應(yīng)增大,要使彈簧振子的振幅增大,可讓把手轉(zhuǎn)速增大,周期減小,與振子的固有周期接近或相等時(shí),振幅可增大,D項(xiàng)不符合題意。二、計(jì)算題(本題共2小題,共34分。要有必要的文字說明和解題步驟,有數(shù)值計(jì)算的要標(biāo)明單位)7.(16分)某橋梁的固有頻率為6.0Hz,有軍隊(duì)齊步過橋,軍人每跨一步距離為0.75m,行走的速度為多少時(shí)對(duì)橋的平安威逼最大?【解析】軍人齊步走每跨一步所用時(shí)間與橋梁振動(dòng)的固有周期相等時(shí),周期性的驅(qū)動(dòng)力使橋梁發(fā)生共振,從而使橋梁有倒塌的危急,這時(shí)軍人行走的速度為v==sf=0.75×6.0m/s=4.5m/s答案:4.5m/s8.(18分)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(shí)單擺的振幅多大?(3)共振時(shí)擺球的最大加速度的大小為多少?(4)若單擺的擺長變短,共振曲線的峰將怎樣移動(dòng)?！窘馕觥?1)由圖可知當(dāng)驅(qū)動(dòng)力頻率為0.5Hz時(shí),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==2s依據(jù)單擺的周期公式T=2π得:l==m=1m(2)由圖讀出共振時(shí)單擺的振幅A=8cm(3)依據(jù)題意,a=gsinθ,且sinθ===0.08,故共振時(shí)擺球的最大加速度為0.8m/s2(4)若單擺的擺長變短,依據(jù)單擺的周期公式T=2π知T變小,T=故f變大,共振曲線的峰將右移。答案:(1)1m(2)8cm(3)0.8m/s2(4)共振曲線的峰將右移(15分鐘·30分)9.(6分)(多選)有位同學(xué)做過這樣一個(gè)試驗(yàn),將三個(gè)一般的橡皮筋串在一起,一端系著一把門鎖,手拿著另一端使鎖處于靜止?fàn)顟B(tài)。當(dāng)手在豎直方向快速上、下往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí),鎖幾乎不動(dòng);當(dāng)手運(yùn)動(dòng)的周期接近1s時(shí),鎖的振幅最大。在手上、下周期性運(yùn)動(dòng)時(shí),下列說法正確的是 ()A.橡皮筋和鎖相當(dāng)于一個(gè)豎直方向的“彈簧振子”B.鎖的振動(dòng)周期等于橡皮筋和鎖組成的“彈簧振子”的固有周期C.橡皮筋和鎖組成的“彈簧振子”的固有周期約為1sD.橡皮筋和鎖組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒【解析】選A、C。題中給的橡皮筋和鎖組成的系統(tǒng),接近彈簧振子的志向模型條件:空氣阻力遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于鎖的重力,可以忽視不計(jì);鎖的尺寸較小可以看成質(zhì)點(diǎn);鎖的質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于橡皮筋的質(zhì)量,橡皮筋質(zhì)量可以忽視不計(jì)。故該系統(tǒng)可以看成一個(gè)接近志向狀態(tài)的“彈簧振子”,A正確;該系統(tǒng)的鎖做的是受迫振動(dòng),它的周期應(yīng)和驅(qū)動(dòng)力的周期相等,B錯(cuò)誤;當(dāng)手運(yùn)動(dòng)的周期為1s時(shí),系統(tǒng)達(dá)到了共振狀態(tài),故依據(jù)共振條件可知,系統(tǒng)的固有周期為1s,C正確;系統(tǒng)做受迫振動(dòng),克服阻力做功,消耗機(jī)械能,損失的機(jī)械能得到了驅(qū)動(dòng)力源源不斷地補(bǔ)充,符合能量守恒的規(guī)律,但不能說是機(jī)械能守恒,D錯(cuò)誤;故本題選A、C。10.(6分)在飛機(jī)的發(fā)展史中有一個(gè)階段,飛機(jī)上天后不久,飛機(jī)的機(jī)翼很快就抖動(dòng)起來,而且越抖越厲害,后來人們經(jīng)過了艱苦地探究,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題,在飛機(jī)機(jī)翼前緣處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)翼更加堅(jiān)固 D.變更機(jī)翼的固有頻率【解析】選D。飛機(jī)抖動(dòng)得厲害是因?yàn)榘l(fā)生了共振現(xiàn)象,想要解決這一問題,須要使系統(tǒng)的固有頻率與驅(qū)動(dòng)力的頻率差距增大,在飛機(jī)機(jī)翼前緣處裝置一個(gè)配重桿,變更的是機(jī)翼的固有頻率,故選項(xiàng)D正確。11.(6分)(多選)一砝碼和一輕彈簧構(gòu)成彈簧振子,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,砝碼便做簡諧運(yùn)動(dòng),振動(dòng)圖線如圖(1)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(2)所示。若用f0表示彈簧振子的固有頻率,f表示驅(qū)動(dòng)力的頻率,則 ()A.由圖線可知f0=4HzB.由圖線可知f0=8HzC.由圖線可知砝碼做受迫振動(dòng)的周期為8sD.由圖線可知,緩慢增大把手轉(zhuǎn)動(dòng)速度至15r/min,穩(wěn)定后砝碼振動(dòng)的振幅也將增大【解析】選C、D。由圖像可知彈簧振子的固有周期為4s,因此彈簧振子的固有頻率為f0==Hz,彈簧振子做受迫振動(dòng)的周期為8s,受迫振動(dòng)的頻率為f==Hz,故A、B錯(cuò)誤,C正確;當(dāng)轉(zhuǎn)速n=15r/min時(shí),f′=Hz,即受迫振動(dòng)的頻率和彈簧振子的固有頻率相同,砝碼達(dá)到共振,因此振幅增大,故D正確。12.(12分)篩選出題干有用的信息再結(jié)合本階段學(xué)習(xí)的物理學(xué)問解決以下問題:把一個(gè)篩子用四根彈簧支起來,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。(1)為了篩子更好地工作我們希望它的振幅增大我們可以利用共振現(xiàn)象。若增大受迫振動(dòng)的振幅,可實(shí)行兩種方法使之發(fā)生共振,請(qǐng)描述共振發(fā)生的條件:___

____________。

(2)那要使篩子的振幅增大,下列做法正確的是__