高中物理教师资格证笔试练题26受迫振动 共振 同步练习.docx

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高中物理教师资格证笔试练题26受迫振动共振同步练习

2.6受迫振动共振(解析版)

1.如图所示,弹簧上端有一个小环,套在曲轴上.转动摇把,曲轴可以带动弹簧振子上下振动,测得振动频率为2Hz,然后匀速转动摇把,每分钟转240转。

当振子振动稳定后,它的振动周期为(  )

A.0.5sB.0.25sC.2sD.4s

2.下列说法错误的是(  )

A.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

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

C.在同一地点,当摆长不变时,摆球质量越大,单摆做简谐振动的周期越小

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

3.如图所示是单摆做阻尼振动的振动图像,下列说法正确的是(  )

A.摆球

时刻的动能等于

时刻的动能

B.摆球

时刻的势能等于

时刻的势能

C.振动过程中摆球的动能不断减小

D.振动过程中摆球的势能不断减小

4.如图所示的装置,在曲轴上悬挂一个弹簧振子,若不转动把手,让其自由振动,周期为

现使把手以周期

匀速转动(

),当其运行到稳定后,则(  )

A.弹簧振子的振动周期为

B.弹簧振子的振动周期为

C.要使弹簧振子的振幅增大,可让把手的转速减小

D.要使弹簧振子的振幅增大,可让把手的转速增大

5.如图所示为受迫振动的演示装置,当单摆A振动起来后,通过水平悬绳迫使单摆B、C振动,则下列说法正确的是(  )

A.只有A、C摆振动周期相等

B.A摆的振幅比B摆的小

C.B摆的振幅比C摆的大

D.A、B、C三摆的振动周期相等

6.关于共振,下列说法正确的是(  )

A.发生共振现象时物体做的一定是固有振动

B.发生共振现象时驱动力的频率与物体的固有频率相同

C.一个固有频率为30Hz的物体受80Hz的驱动力作用时比受20Hz驱动力作用时振幅大

D.共振是有害的,因此在任何情况下都要尽可能避免共振

7.A、B两个弹簧振子,A的固有频率为2f,B的固有频率为6f,若它们都在频率为5f的驱动力作用下做受迫振动,则稳定后(  )

A.振子A的振幅较大,振动频率为2f

B.振子B的振幅较大,振动频率为6f

C.振子A的振幅较大,振动频率为5f

D.振子B的振幅较大,振动频率为5f

8.如图所示,在张紧的绳上挂了a、b、c、d四个单摆,四个单摆的摆长关系为lc>lb=ld>la,先让d摆摆动起来(摆角不超过5°),则下列说法中正确的是(  )

A.b摆发生振动,其余摆均不动

B.所有摆均以相同频率振动

C.所有摆均以相同摆角振动

D.以上说法均不正确

9.如图所示的装置,弹簧振子的固有频率是4Hz。

现匀速转动把手,给弹簧振子以周期性的驱动力,测得弹簧振子振动达到稳定时的频率为1Hz,则把手转动的频率为(  )

A.1HzB.3HzC.4HzD.5Hz

10.如图所示,在一根张紧的水平绳上挂a、b、c、d四个摆,其中a、d摆长相等。

让d先摆动起来,其它各摆随后也跟着摆动起来。

稳定后可以观察到a、b、c三个摆的周期与d的周期相等,a、b、c三个摆中,振幅最大的是(  )

A.a摆B.b摆C.c摆

D.a、b、c三个摆振幅一样大

11.关于受迫振动,下列说法正确的是(  )

A.队伍过桥要慢行是为了不产生周期性的驱动力,从而避免产生共振

B.鼓手随音乐敲击鼓面时鼓面的振动是自由振动

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

D.洗衣机工作时机壳的振动频率等于其固有频率

12.下列关于机械振动的说法,正确的是(  )

A.简谐运动中反映物体振动强弱的物理量是位移

B.简谐运动物体的位移方向总是和速度方向相反

C.单摆运动的回复力是重力和摆线拉力的合力

D.当驱动力的频率等于振动系统的固有频率时,受迫振动的振幅最大

13.下列说法正确的是()

A.简谐振动的回复力与与位移大小的平方成正比,且与位移的方向相反

B.如果测出单摆的摆长l、周期T,做出l-T2的图像,图像的斜率就等于重力加速度

C.挑水时为了防止水从桶中荡出,可以加快或减慢走路的步频

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

14.如图甲所示的装置可用于研究弹簧振子的受迫振动,砝码和轻弹簧构成弹簧振子.匀速转动把手时,曲杆给弹簧振子驱动力,使振子做受迫振动,把手匀速转动的周期等于驱动力的周期.改变把手匀速转动的速度就可以改变驱动力的周期,若保持把手不动,给砝码一向下的初速度,砝码便做简谐运动,振动图像如图乙所示.当把手以某一速度匀速转动,受迫振动达到稳定时,砝码的振动图像如图丙所示.若用

表示弹簧振子的固有周期,T表示驱动力的周期,A表示受迫振动达到稳定后砝码振动的振幅.则(  )

A.由图像可知

B.由图像可知

C.当T在

附近时,A显著增大;当T比

小得多或大得多时,A很小

D.当T在

附近时,A显著增大;当T比

小得多或大得多时,A很小

15.如图甲所示在一条张紧的绳子上挂几个摆,a、c摆的摆长相同且小于b摆的摆长。

当a摆振动的时候,通过张紧的绳子给其他各摆施加驱动力,使其余各摆也振动起来。

图乙是c摆稳定以后的振动图像,重力加速度为g,不计空气阻力,则(  )

A.a、b、c单摆的固有周期关系为Ta=Tc

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=Tc

BC.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。

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】

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

(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。

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