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。 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。
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