高中物理选择性必修一同步练习 第2章6.受迫振动　共振

.受迫振动共振基础巩固1.下列说法错误的是()A.实际的自由振动必然是阻尼振动B.在外力作用下的振动是受迫振动C.阻尼振动的振幅越来越小D.受迫振动稳定后的频率与自身物理条件无关答案:B解析:实际的自由振动,必须不断克服外界阻力做功而消耗能量,振幅会逐渐减小,必然是阻尼振动,故A、C正确;只有在周期性外力(驱动力)的作用下物体所做的振动才是受迫振动,B错误;受迫振动稳定后的频率由驱动力的频率决定,与自身物理条件无关,D正确。2.下图是单摆做阻尼振动的位移—时间图像,下列说法正确的是()A.摆球在P与N时刻的势能相等B.摆球在P与N时刻的动能相等C.摆球在P与N时刻的机械能相等D.摆球在P时刻的机械能小于在N时刻的机械能答案:A解析:由于摆球的势能大小由其位移和摆球质量共同决定,P、N两时刻位移大小相同,所以势能相等,A正确;由于系统机械能在减少,P、N两时刻势能相同,则P时刻动能大于N时刻动能,B、C、D错误。3.(多选)有甲、乙、丙三个质量相同的单摆,它们的固有频率分别为f、4f、6f,都在频率为4f的同一驱动力作用下做受迫振动,比较这三个单摆()A.乙的振幅最大,丙的其次,甲的最小B.乙的振幅最大,甲的其次,丙的最小C.它们的振动频率都是4fD.乙的振动频率是4f,甲和丙的振动频率分别是固有频率和驱动力频率的合成答案:AC解析:受迫振动的频率等于驱动力的频率,当系统的固有频率等于驱动力的频率时,系统达到共振,振幅最大,固有频率和驱动力频率相差越大,受迫振动的振幅越小,所以A、C正确,B、D错误。4.在实验室可以做“声波碎杯”的实验。用手指轻弹一只酒杯,可以听到清脆的声音,测得该声音的频率为500Hz。将这只酒杯放在两个大功率的声波发生器之间,操作人员通过调整其发出的声波,就能使酒杯碎掉(如图所示)。下列说法正确的是()A.操作人员一定是把声波发生器的功率调到很大B.操作人员可能是使声波发生器发出了频率很高的超声波C.操作人员一定是同时增大了声波发生器发出声波的频率和功率D.操作人员只需将声波发生器发出的声波频率调到500Hz答案:D解析:驱动力的频率与系统的固有频率相等时,受迫振动的振幅最大,形成共振。操作人员只需将声波发生器发出的声波频率调到500Hz,就能使酒杯碎掉,D正确。5.(多选)右图表示一弹簧振子做受迫振动时的振幅与驱动力频率的关系,由图可知()A.驱动力频率为f2时,振子处于共振状态B.驱动力频率为f3时,振子的振动频率为f3C.假如让振子自由振动,它的频率为f2D.振子做自由振动时,频率可以为f1、f2、f3答案:ABC解析:由题图可知当驱动力的频率为f2时,振子的振幅最大,即振子发生共振现象,故A正确;由共振条件知振子的固有频率为f2,所以C正确,D错误;振子做受迫振动时,振动频率由驱动力的频率决定,故B正确。6.右图是用来测量各种电动机转速计的原理图。在同一铁支架MN上焊有固有频率依次为80Hz、60Hz、40Hz、20Hz的四个钢片a、b、c、d。将M处与正在转动的电动机接触,发现b钢片振幅最大。(1)电动机的转速为多大?(2)四个钢片a、b、c、d的振动频率分别是、、、。

答案:(1)60r/s(2)60Hz60Hz60Hz60Hz解析:(1)b钢片发生了共振,由共振发生的条件可知f=f固,因此电动机的转动频率为60Hz,即转速为60r/s。(2)四个钢片a、b、c、d都是做受迫振动,其振动频率与固有频率无关,都等于驱动力的频率,即都等于电动机的转动频率60Hz。能力提升1.(多选)某简谐振子,自由振动时的振动图像如图甲中的曲线Ⅰ所示,而在某驱动力作用下做受迫振动时,稳定后的振动图像如图甲中的曲线Ⅱ所示,那么,此受迫振动对应的状态可能是图乙中的()A.a点 B.b点C.c点 D.一定不是c点答案:AD解析:振子的固有周期与驱动力周期的关系是T驱>T固,所以受迫振动的状态一定不是题图乙中的b点和c点,可能是a点,故选A、D。2.(多选)在如图所示装置中,在曲轴AB上竖直悬挂一个弹簧振子。若不转动把手C,让弹簧振子上下振动,测得其周期为1s;若将把手C以0.5s的周期匀速转动,振子的振动稳定后,其振幅为2cm,则()A.把手C转动后,弹簧振子的振动周期为0.5sB.把手C转动后,弹簧振子的振动周期为1sC.为使弹簧振子的振幅增大为3cm,可让把手C转速减小D.把手C的转速越大,弹簧振子的振幅越大答案:AC解析:把手匀速转动时,弹簧振子做受迫振动,其振动周期等于驱动力的周期,即为0.5s,故A正确,B错误;要使弹簧振子的振幅增大,可让把手转速减小,周期增大,与固有周期接近或相等时,振幅可增大,故C正确;把手C的转速越大,周期越小,与固有周期相差越大,振幅越小,故D错误。3.(多选)单摆M、N、O、P自由振动时,振动图像分别如图1甲、乙、丙、丁所示。现将单摆M、N、O、P悬挂在如图2所示支架的细线上,并保持各自的摆长不变,使其中一个单摆振动,经过足够长的时间,其他三个都可能振动起来。不计空气阻力。下列判断正确的是()图1图2A.若使M振动起来,P不会振动B.若使M振动起来,稳定时N振动的周期仍小于2sC.若使P振动起来,稳定时M比N的振幅大D.若使O振动起来,稳定时M的振动周期等于3s答案:CD解析:若使M振动起来,其他小球也会振动,做受迫振动,故A错误;受迫振动的周期等于驱动力的周期,故B错误;若使P振动起来,由于M的固有周期与驱动力的周期相同,M发生共振,稳定时M比N的振幅大,故C正确;O的周期为3s,使O振动起来,M做受迫振动,则振动周期为3s,故D正确。4.下图是一个单摆的共振曲线。(1)若单摆所处环境的重力加速度g取9.8m/s2,试求此摆的摆长。(2)若将此单摆移到高山上,共振曲线的峰将怎样移动?答案:(1)2.8m(2)向左移动解析:(1)由题图知,单摆的固有频率f=0.3Hz。由f=12πgl得l=g4π2(2)由f=12πgl知,单摆移到高山上,重力加速度g减小5.下图为用频闪照相的方法拍到的一个水平放置的弹簧振子振动情况。甲图是振子静止在平衡位置的照片,乙图是振子被拉伸到左侧距平衡位置20mm处,放手后向右运动14(1)求相邻两次闪光的时间间隔t0、弹簧振子振动的周期T0。(2)若振子的质量为20g,弹簧的劲度系数为