B.b、c摆振动达到稳定时,c摆振幅较大
C.达到稳定时b摆的振幅最大
D.由图乙可知,此时b摆的周期Tb小于t0
E.a摆的摆长为
16.一单摆在地球表面做受迫振动,其共振曲线(振幅A与驱动力的频率f的关系)如图所示,则( )
A.此单摆的固有频率为0.5Hz
B.当驱动力频率为0.5Hz时,振幅最大
C.若摆长增大,则单摆的固有频率减小
D.若摆长减小,则共振曲线的峰值将向左移动
17.A、B两个弹簧振子,A的固有频率为f,B的固有频率为4f,若它们均在频率为f的驱动力作用下做受迫振动,则________的振幅较大,A的振动频率是________,B的振动频率是________。
18.蜘蛛虽有8只眼睛,但视力很差,完全靠感觉来捕食和生活,它的腿能敏捷地感觉到丝网的振动。
当丝网的振动频率为f=200Hz左右时,网的振幅最大,对于落在网上的昆虫,当翅膀振动的频率为____________Hz左右时,蜘蛛便能立即捕到它。
19.汽车的车身是装在弹簧上的,如果这个系统的固有周期是1.5s,汽车在一条起伏不平的路上行驶,路上各凸起处大约都相隔8m,汽车以多大速度行驶时,车身上下颠簸得最剧烈?
20.如图所示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,试求此单摆的摆长;
(2)若将此单摆移到高山上,共振曲线的“峰”将怎样移动。
参考答案
1.B
【详解】
做受迫振动的物体,受迫振动的周期率等于驱动力周期,与自己固有周期无关,根据题意可得驱动力周期为
故选B。
2.C
【详解】
A.根据
可得
即在同一地点,单摆做简谐振动的周期的平方与其摆长成正比,选项A正确,不符合题意;
B.弹簧振子做简谐振动时,振动系统的势能与动能之和保持不变,选项B正确,不符合题意;
C.根据
可知,在同一地点,当摆长不变时,单摆做简谐振动的周期不变,与摆球质量无关,选项C错误,符合题意;
D.系统做稳定的受迫振动时,系统振动的频率等于周期性驱动力的频率,选项D正确,不符合题意。
故选C。
3.B
【详解】
A.摆球在A时刻的机械能大于B时刻的机械能,但是在A、B两时刻的弹性势能是相等的,所以摆球在A时刻的动能大于B时刻的动能,故A错误;
B.在A、B两时刻,摆球的位移相等,即弹簧的伸长量相等,所以在两时刻的弹性势能是相等的,故B正确;
C.振动过程中摆球的动能随着位移的增大而减小,随着位移的减小而增大,故C错误;
D.振动过程中摆球的势能随着位移的增大而增大,随着位移的减小而减小,故D错误。
故选B。
4.D
【详解】
AB.受迫振动的频率与驱动力的周期相同,所以弹簧振子的振动周期为
,则AB错误;
CD.发生共振时,物体振动的振幅最大,共振的条件是驱动力的频率等于物体的固有频率,根据
所以要使弹簧振子的振幅增大,可让把手的转速增大,则C错误;D正确;
故选D。
5.D
【详解】
AD.当单摆A振动起来后,单摆B、C做受迫振动,做受迫振动的物体的周期(或频率)等于驱动力的周期(或频率),选项A错误,D正确;
BC.当物体的固有频率等于驱动力的频率时,发生共振现象,振幅最大,故C摆的振幅大于B,A摆和B摆摆长不相同,且B摆为受迫振动,故A的振幅大于B,故B、C错误;
故选D。
6.B
【详解】
A.发生共振现象时物体做的一定是受迫振动,A错误;
B.发生共振现象时驱动力的频率与物体的固有频率相同,振幅达到最大,B正确;
C.驱动力的频率越接近固有频率时物体的振幅越大,故一个固有频率为30Hz的物体受80Hz的驱动力作用时比受20Hz驱动力作用时振幅小,C错误;
D.共振有时是有利的,要加以利用,有时是有害的,要避免发生,D错误。
故选B。
7.D
【详解】
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,振幅达最大,因此固有频率接近驱动频率的振幅较大。
故A、B两个单摆都做受迫振动,频率为5f,B摆的振幅较大。
故选D。
8.B
【详解】
受迫振动的频率等于驱动率的频率,与物体的固有频率无关。
d摆摆动起来后,通过水平绳子对a、b、c三个摆施加周期性的驱动力,使a、b、c三摆做受迫振动,a、b、c三摆做受迫振动的频率等于驱动力的频率,由于驱动力频率相同,则a、b、c三摆均以相同频率振动;
故选B。
9.A
【详解】
弹簧振子振动达到稳定时的频率为1Hz,即受迫振动的频率为1Hz,则驱动力的频率为1Hz.
故选A。
10.A
【详解】
受迫振动中,当固有频率等于驱动力频率时,出现共振现象,振幅达到最大,由于a摆的摆长与d摆的摆长相等,则a摆的固有频率与d摆的相同,故a摆发生共振,振幅最大,故A正确,BCD错误。
故选A。
11.C
【详解】
A.队伍过桥时要减速是为了防止桥发生共振,A错误;
B.鼓手随音乐敲击鼓面时鼓面的振动是受迫振动,B错误;
C.火车过桥慢行是为了使驱动力的频率远小于桥的固有频率,从而避免产生共振,C正确;
D.洗衣机切断电源,波轮的转动逐渐慢下来,在某一小段时间内洗衣机发生了强烈的振动,说明此时波轮的频率与洗衣机固有频率相同,发生了共振。
所以正常工作时,洗衣机波轮的运转频率比洗衣机的固有频率大;此后波轮转速减慢,则驱动力频率小于固有频率,所以共振现象消失,洗衣机的振动随之减弱,D错误。
故选C。
12.D
【详解】
A.简谐运动中反映物体振动强弱的物理量是振幅,故A错误;
B.简谐运动的物体远离平衡位置时,位移方向和速度方向相同,靠近平衡位置时,位移方向和速度方向相反,故B错误;
C.单摆运动的回复力是重力和摆线拉力的合力沿切线方向的拉力,故C错误;
D.当驱动力的频率等于振动系统的固有频率时,发生共振,受迫振动的振幅最大,故D正确。
故选D。
13.CD
【详解】
A.简谐振动的回复力
与位移大小成正比,且与位移的方向相反,选项A错误.
B.根据单摆周期
解得
所以斜率为
,B错误.
C.挑水时,当扁担与水桶振动的固有频率相同时,发生共振,使水溢出,为了防止溢出,可以加快或减慢走路的步频,C正确.
D.系统做稳定的受迫振动时,系统振动的频率等于周期性驱动力的频率,D正确.
故选CD。
14.AC
【详解】
若保持把手不动,砝码以一定的初速度做简谐运动,这时弹簧振子为自由振动,题图乙为弹簧振子的自由振动图像,由题图乙读出的周期为
T0为弹簧振子振动的固有周期;当把手以某一速度匀速转动时,弹簧振子做受迫振动,此时弹簧振子振动的周期T等于驱动力的周期,题图丙为弹簧振子做受迫振动的振动图像,由题图丙读出的周期为
T为弹簧振子做受迫振动的周期,也为驱动力的周期驱动力的周期越靠近弹簧振子的固有周期,弹簧振子的振动越剧烈,振幅越大;驱动力的周期越远离弹簧振子的固有周期,弹簧振子的振动越微弱,振幅越小。
故选AC
15.ABE
【详解】
A.由单摆周期公式
,知固有周期关系为Ta=TcBC.因为Ta=Tc,所以c摆共振,达到稳定时,c摆振幅较大,b摆的振幅最小,故B正确,C错误;
D.受迫振动的频率等于驱动力的频率,所以三个单摆的频率相同,周期相同,故Tb等于t0。
故D错误。
E.由图乙与前面的分析可知a摆的周期为t0。
由
解得
故E正确。
故选ABE。
16.ABC
【详解】
AB.单摆做受迫振动,振动频率与驱动力频率相等,当驱动力频率等于单摆的固有频率时,发生共振,且振幅最大,则单摆的固有频率为0.5Hz,故AB正确;
C.若摆长增大,单摆的固有周期增大,则固有频率减小,故C正确;
D.若摆长减小,则固有频率增大,所以共振曲线的峰值将向右移动,故D错误;
故选ABC。
17.Aff
【详解】
略
18.200
【详解】
[1]对于落在丝网上的昆虫,当其翅膀振动的频率为
左右时,即周期为
左右时,丝网发生共振,蜘蛛能立即捕捉到它。
19.5.33m/s
【详解】
汽车做受迫振动,经过相邻的凸起所用的时间为受迫振动的周期,根据共振的条件
T固=T驱=1.5s
时振动最剧烈,所以汽车速度为
20.
(1)2.76m;
(2)向左移
【详解】
(1)由题图可知,单摆的固有频率f=0.3Hz,由周期公式
得
(2)由
知,单摆移到高山上,重力加速度g减小,其固有频率减小,故共振曲线的“峰”向左移。