2021学年5 阻尼振动 受迫振动同步测试题

2.5阻尼振动 受迫振动同步练习2021—2022学年高中物理教科版（2019）选择性必修第一册

一、选择题（共15题）

1．如图中的曲线表示某振动系统受迫振动的振幅随驱动力频率变化的关系．可以看出，驱动力频率等于系统的固有频率时，受迫振动的振幅最大，这种现象叫做共振．据史书记载：晋朝初期，京城有户人家挂着的铜盘每天早晚轻轻自鸣两次，人们十分惊恐．当时的学者张华判断，这是铜盘与皇宫早晚的钟声共鸣所致．后来把铜盘磨薄一些，它就不再自鸣了．你认为把铜盘磨薄的目的是（     ）

A．减小铜盘固有振动的周期

B．减小铜盘固有振动的振幅

C．减弱皇宫敲钟引起的空气振动的强度

D．减小皇宫敲钟引起的空气振动的频率

2．某振动系统的共振曲线如图所示，下列说法正确的是（       ）

A．该振动系统的固有周期为0.3s

B．该振动系统的固有频率为0.3Hz

C．该振动系统做受迫振动时频率一定为0.3Hz

D．该振动系统做受迫振动发生共振时，驱动力周期一定为0.3s

3．下列说法错误的是（　　）

A．单摆振动具有等时性

B．振子受迫振动时，其振动的频率等于驱动力的频率

C．驱动力频率接近或等于固有频率时，振子会产生共振现象

D．阻尼振动时，振子振动的频率不断减小

4．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

5．下列振动中属于受迫振动的是（　　）

A．用重锤敲击一下悬吊着的钟后，钟的摆动

B．小孩睡在自由摆动的吊床上，小孩随着吊床一起摆动

C．打点计时器接通电源后，振针的振动

D．弹簧振子在竖直方向上上下振动

6．如图所示是一个单摆做受迫振动时的共振曲线，表示振幅A与驱动力的频率f的关系，下列说法正确的是（　　）

A．若增大摆长，共振曲线的“峰”将向右移动 B．若增大摆长，共振曲线的“峰”将向左移动

C．摆长约为 D．摆长约为

7．如图所示，曲轴上挂一个弹簧振子，转动摇把曲轴可带动弹簧振子上下振动．开始时不转动摇把，让振子自由振动，测得频率为2Hz，现匀速转动摇把，转速为240r/min，则（　　）

A．当振子稳定振动时，它的振动周期是0.5s

B．当振子稳定振动时，它的振动周期是0.25s

C．当转速为240r/min时，弹簧振子的振幅最大

D．转速越大，弹簧振子的振幅就越大

8．飞力士棒（Flexi-bar）是德国物理治疗师发明的一种物理康复器材，也是一种有效加强躯干肌肉功能的训练器材。标准型飞力士棒整体结构由中间的握柄，两端负重头，用一根PVC软杆连接，质量为，长度为，棒的固有频率为，如图所示，可以使用双手进行驱动，则下列关于飞力士棒的认识正确的是（　　）

A．使用者用力越大飞力士棒振动越快

B．随着手振动的频率增大，飞力士棒振动的幅度一定越来越大

C．双手驱动该飞力士棒每分钟振动270次全振动，会产生共振

D．负重头质量相同，同样材料的PVC杆缩短，飞力士棒的固有频率不变

9．在敲响古刹里的大钟时，有的同学发现，停止对大钟的撞击后，大钟仍“余音未绝”，分析其原因是（　　）

A．大钟的回声 B．大钟在继续振动

C．人的听觉发生“暂留”的缘故 D．大钟虽停止振动，但空气仍在振动

10．—单摆做阻尼振动,则在振动过程中（     ）

A．振幅越来越小,周期也越来越小

B．振幅越来越小,周期不变

C．在振动过程中,通过某一位置时,机械能始终不变

D．振动过程中,机械能不守恒,频率减小

11．下列说法正确的是（　　）

A．洗衣机工作时机壳的振动频率等于其固有频率

B．为了防止桥梁发生共振而坍塌， 部队要齐步通过桥梁

C．鼓手随音乐敲击鼓面时， 鼓面的振动是自由振动

D．较弱声音可震碎玻璃杯， 是因为玻璃杯发生了共振

12．铺设铁轨时，每两根钢轨接缝处都必须留有一定的间隙，匀速运行的列车经过钢轨接缝处时，车轮就会受到一次冲击。由于每一根钢轨长度相等，所以这个冲击力是周期性的，列车受到周期性的冲击做受迫振动。每根普通钢轨长为L，列车固有振动周期为T。下列说法正确的是（　　）

A．列车的最佳行驶速率为

B．列车以速率v匀速行驶时，做受迫振动的频率为Lv

C．列车运行的振动频率和列车的固有频率总是相等的

D．增加钢轨的长度有利于列车高速运行

13．如图是一单摆做阻尼振动的位移—时间图像，比较摆球在P与N时刻的下列物理量，正确的是（　　）

A．速率vP＝vN

B．受到的拉力FP＞FN

C．重力势能EPP＞EPN

D．机械能EP＜EN

14．某振动系统的固有频率为，在周期性驱动力的作用下做受迫振动，驱动力的频宰为f，下列说法正确的是（　　）

A．f增大，振动系统的振幅也随之越大

B．该振动系统稳定后，振动的频率等于f

C．为避免发生共振，应使f与相差小一点

D．撤掉驱动力后，该振动系统的振幅和频率都逐渐减小

15．如图所示，一台玩具电机的轴上安有一个小皮带轮甲，通过皮带带动皮带轮乙转动（皮带不打滑），皮带轮乙上离轴心O距离2mm处安有一个圆环P，一根细绳一端固定在圆环P上，另一端固定在对面的支架上，绳呈水平方向且绷直．在绳上悬挂着4个单摆a．b．c．d．已知电动机的转速是150r/min，甲、乙两皮带轮的半径之比为1：5，4个单摆的摆长分别是100cm、80cm、60cm、40cm．电动机匀速转动过程中，哪个单摆的振幅最大（       ）

A．单摆a B．单摆b C．单摆c D．单摆d

二、填空题（共4题）

16．驱动力：作用于振动系统的_______的外力。

17．定义

驱动力的频率f_______系统的固有频率f0时，受迫振动的_______最大，这种现象叫做共振。

18．如图所示为两个单摆受迫振动的共振曲线。两个单摆的固有周期之比为TⅠ∶TⅡ＝________。若两个受迫振动分别在月球上和地球上进行，且摆长相等，则图线________是月球上的单摆的共振曲线。

19．甲、乙两位同学利用假期分别在两个地方做“用单摆测重力加速的实验”，回来后共同绘制了T2－L图象，如图甲中A、B所示，此外甲同学还顺便利用其实验的单摆探究了受迫振动，并绘制了单摆的共振曲线，如图乙所示，那么下列说法中正确的是___________

A．单摆的固有周期由摆长和所处环境的重力加速度共同决定

B．由图甲分析可知A图象所对应的实验地点重力加速度较大

C．若将单摆放入绕地稳定飞行的宇宙飞船中，则无法利用单摆测出飞船轨道处的引力加速度

D．由图乙可知，甲同学探究受迫振动的单摆摆长为8cm

E如果甲同学增大摆长，他得到的共振曲线的峰值将向左移动

三、综合题（共4题）

20．从受力角度和功能关系这两个角度谈谈你对共振曲线的认识。

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21．波源的振动能否是无阻尼的自由振动?为什么?

22．如图甲所示，一个竖直圆盘转动时，固定在圆盘上的小圆柱带动一个T形支架在竖直方向振动，T形支架的下面系着一个弹簧和小球组成的振动系统，小球浸没在水中。当圆盘静止时，让小球在水中振动，球将做阻尼振动。现使圆盘以不同的频率振动，测得共振曲线如图乙所示。（g＝9.86 m/s2，π＝3）

（1）当圆盘以0.4 s的周期匀速转动，经过一段时间后，小球振动达到稳定，它振动的频率是多少？

（2）若一个单摆的摆动周期与球做阻尼振动的周期相同，该单摆的摆长约为多少？（结果保留两位有效数字）

23．火车车厢是装在减震弹簧上的，它们的固有周期是。假如铁轨每经过便有一个小的空隙，车轮通过空隙便受到一次冲击而使车厢振动。那么，火车匀速运动的速度多大时，车厢振动得最厉害？

参考答案：

1．A

2．B

3．D

4．B

5．C

6．B

7．B

8．C

9．B

10．B

11．D

12．D

13．B

14．B

15．A

16．周期性

17．     等于     振幅

18．     5∶2     Ⅰ

19．ACE

20．

受迫振动的物体其振动周期(或频率)取决于驱动力的周期，并且当驱动力的周期(或频率)与物体的固有周期(或频率)相等时，受迫振动的振幅最大，这种现象叫做共振。

从受力角度来看：振动物体所受驱动力的方向跟它的运动方向相同时，驱动力对它起加速作用，使它的振幅增大，驱动力的频率跟物体的固有频率越接近，使物体振幅增大的力的作用次数就越多，当驱动力频率等于物体的固有频率时，它的每一次作用都使物体的振幅增加，从而振幅达到最大。

从功能关系来看：当驱动力频率越接近物体的固有频率时，驱动力与物体运动一致的次数越多，驱动力对物体做正功越多，振幅就越大。当驱动力频率等于物体固有频率时，驱动力始终对物体做正功，使振动能量不断增加，振幅不断增大，直到增加的能量等于克服阻尼作用损耗的能量，振幅才不再增加。

21．

不能是自由振动，不然波源和外界无相互作用，不能把能量传播出去，也就无法形成波动。

22．（1）2.5Hz；（2）3.0m

23．