物理选择性必修 第一册6 受迫振动 共振课后测评

这是一份物理选择性必修 第一册6 受迫振动 共振课后测评，共6页。试卷主要包含了下列说法中不正确的是，如图所示是一个单摆的共振曲线等内容，欢迎下载使用。

◎题组一 振动中的能量损失
1．下列说法中不正确的是( )
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
B [实际的自由振动由于阻力的作用，振幅会越来越小，所以一定为阻尼振动，故A项正确；物体在周期性驱动力的作用下的振动是受迫振动，故物体在外力作用下的振动不一定是受迫振动，故B项不正确；阻尼振动的振幅会越来越小，故C项正确；受迫振动稳定后的频率取决于驱动力的频率，与自身物理条件无关，故D项正确。]
2．一单摆在空气中振动，振幅逐渐减小。下列说法正确的是( )
A．机械能逐渐转化为其他形式的能
B．后一时刻的动能一定小于前一时刻的动能
C．后一时刻的势能一定小于前一时刻的势能
D．后一时刻的机械能一定等于前一时刻的机械能
A [单摆振动过程中，因不断克服空气阻力做功，使机械能逐渐转化为内能，选项A对，D错；虽然单摆总的机械能在逐渐减小，但在振动过程中动能和势能仍不断地相互转化，动能转化为势能时，动能逐渐减小，势能逐渐增大，而势能转化为动能时，势能逐渐减小，动能逐渐增大，所以不能断言后一时刻的动能(或势能)一定小于前一时刻的动能(或势能)，故选项B、C错。]
3．由于存在空气阻力，严格来讲，任何物体的机械振动都不是简谐运动，在振动过程中( )
A．振幅减小，周期减小，机械能减小
B．振幅减小，周期不变，机械能减小
C．振幅不变，周期减小，机械能减小
D．振幅不变，周期不变，机械能减小
B [由于存在空气阻力，振动系统在振动过程中机械能减小，振幅减小，但其周期为固有周期，故周期不变，选B。]
4．关于阻尼振动，下列说法不正确的是( )
A．阻尼振动就是减幅振动，其振动的能量不断减少
B．实际的振动系统不可避免地要受到阻尼作用
C．阻尼振动的振幅、振动能量、振动周期逐渐减小
D．对做阻尼振动的振子来说，其机械能逐渐转化为内能
C [振动系统的振动频率与其本身的结构有关，为固有频率，所以在阻尼振动中，振幅逐渐减小，振动能量逐渐减少，最终转化为内能，但周期不变，故A、D正确，C错误；实际的振动系统都要受到摩擦力或空气阻力等阻尼作用，故B正确。]
◎题组二 受迫振动和共振
5．部队经过桥梁时，规定不许齐步走，登山运动员登雪山时，不许高声叫喊，主要原因是( )
A．减小对桥的压力，避免产生回声
B．减小对桥、雪山的冲量
C．避免使桥、雪山发生共振
D．使桥受到的压力更不均匀，使登山运动员耗散能量减少
C [部队过桥梁时不准齐步走，主要是避免使桥梁发生共振，登山运动员登雪山时不许高喊也是避免雪山发生共振，故C正确，A、B、D错误。综上本题选C。]
6．如图所示，把两个弹簧振子悬挂在同一支架上，已知甲弹簧振子的固有频率为9 Hz，乙弹簧振子的固有频率为72 Hz，当支架在受到竖直方向且频率为9 Hz的驱动力作用做受迫振动时，则关于两个弹簧振子的振动情况的说法错误是( )
A．甲的振幅较大 B．甲的振动频率为9 Hz
C．乙的振幅较大D．乙的振动频率为9 Hz
C [根据受迫振动发生共振的条件可知甲的振幅较大，又因为做受迫振动的物体的频率等于驱动力的频率，所以选项A、B、D正确。]
7．用两根完全一样的弹簧和一根细线将甲、乙两滑块连在光滑的水平面上，线上有张力，甲的质量大于乙的质量，如图所示。当线突然断开后，两滑块都开始做简谐运动，在运动过程中( )
A．甲的振幅一定等于乙的振幅
B．甲的振幅一定小于乙的振幅
C．甲的最大速度一定大于乙的最大速度
D．甲的最大速度一定等于乙的最大速度
A [两根弹簧完全相同，线未剪断时两弹簧所受拉力大小相等，伸长量相同，所以剪断线以后，甲、乙振幅相同，故选项A对，选项B错；又由于线未剪断时弹簧的弹性势能相同，所以甲、乙通过平衡位置时的动能相同，质量大的速度小，故选项C、D错。]
8．用手指轻弹一只玻璃杯，可以听到清脆的声音，测得这声音的频率为500 Hz，将这只玻璃杯放在一个大功率的声波发声器前，操作人员通过调整其发出的声波，能使玻璃杯碎掉。下列说法中正确的是( )
A．操作人员只要把声波发生器发出的声波频率调到最大
B．操作人员只要把声波发生器输出的功率调到最大
C．操作人员必须同时把声波发生器输出的功率和发出声波的频率调到最大
D．操作人员必须将声波发生器发出的声波频率调到约为500 Hz，且适当增大其输出功率
D [由题知用手指轻弹一只玻璃杯，测得这声音的频率为500 Hz，就是玻璃杯的固有频率。当物体发生共振时，物体振动的振幅最大，甚至可能造成物体解体，将这只玻璃杯放在一台大功率的声波发生器之前，操作人员通过调整其发出的声波，将玻璃杯震碎是共振现象，而发生共振的条件是驱动力的频率等于物体的固有频率，而玻璃杯的固有频率为500 Hz，故操作人员要将声波发生器发出的声波频率调到500 Hz，使玻璃杯产生共振，从而能将玻璃杯震碎。故选项D正确。]
9．如图所示是一个单摆的共振曲线。
(1)若单摆所处的环境重力加速度g取9.8 m/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？
[解析] (1)由图像可知，单摆的固有频率f＝0.3 Hz，由频率公式f＝eq \f(1,2π)eq \r(\f(g,l))，得l＝eq \f(g,4π2f2)＝eq \f(9.8,4×3.142×0.32) m≈2.8 m。
(2)由f＝eq \f(1,2π)eq \r(\f(g,l))知，单摆移到高山上，重力加速度g减少，其固有频率减小，故共振曲线的“峰”向左移。
[答案] (1)2.8 m (2)峰将向左移
1．把一个筛子用四根弹簧支起来，筛子上装一个电动偏心轮，它每转一周，给筛子一个驱动力，这就做成了一个共振筛，如图所示。不开电动机让这个筛子自由振动时，完成20次全振动用15 s，在某电压下，电动偏心轮的转速是50 r/min。已知增大电动偏心轮电压可使其转速提高，而增加筛子的总质量可以增大筛子的固有周期。为使共振筛的振幅增大，以下做法可行的是( )
①降低输入电压 ②升高输入电压 ③增加筛子质量 ④减小筛子质量
A．①③B．①④
C．②③D．②④
C [根据题意，得筛子的固有频率为f0＝eq \f(20,15) Hz＝eq \f(4,3) Hz，电动机某电压下，电动偏心轮的转速是50 r/min，此时频率为f＝eq \f(50,60) Hz＝eq \f(5,6) Hz，此时频率小于筛子的固有频率，要使振幅增大，可以升高输入电压或增加筛子质量，故选C。]
2．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2 mm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149 r/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100 cm、80 cm、60 cm、40 cm。电动机匀速转动过程中，振幅最大的单摆是( )
A．单摆a B．单摆b
C．单摆cD．单摆d
A [电动机的转速是149 r/min，则周期T甲＝eq \f(1,n)＝eq \f(60,149) s，甲、乙的半径之比是1∶5，则乙的周期是T乙＝eq \f(300,149) s，要发生共振，由单摆周期公式T＝2πeq \r(,\f(l,g))求得，对应单摆的摆长约为1 m，题中给出的四个单摆中，a最接近，所以a的振幅最大，故选A。]
3．某物理学习小组制作了一个实验装置，如图所示，在曲轴A上悬挂一个弹簧振子，如果转动把手，曲轴可以带动弹簧振子上下振动，求：
(1)开始时不转动把手，而用手往下拉振子，然后放手让振子上下振动，测得振子在10 s内完成40次全振动，其固有周期和固有频率各是多少？
(2)某同学若以转速8 r/s匀速转动把手，振子的振动稳定后，其周期和频率各是多少？
[解析] (1)根据题意可得：T固＝eq \f(10,40) s＝0.25 s，f固＝eq \f(1,0.25) Hz＝4 Hz。
(2)由于把手转动的转速为8 r/s，它给弹簧振子的驱动力频率为f驱＝8 Hz，周期T驱＝eq \f(1,8) s＝0.125 s。
[答案] (1)0.25 s 4 Hz (2)0.125 s 8 Hz
4．汽车的重力一般支撑在固定于轴承上的若干弹簧上，弹簧的等效劲度系数k＝1.5×105 N/m。汽车开始运动时，在振幅较小的情况下，其上下自由振动的频率满足f＝eq \f(1,2π)eq \r(\f(g,l))(l为弹簧的压缩长度)。若人体可以看成一个弹性体，其固有频率约为2 Hz，已知汽车的质量为600 kg，每个人的质量为70 kg，则这辆车乘坐几个人时，人感到最难受？
[解析] 人体的固有频率f固＝2 Hz，当汽车的振动频率与其相等时，人体与之发生共振，人感觉最难受，即f＝eq \f(1,2π)eq \r(\f(g,l))＝f固，得l＝eq \f(g,4π2f\\al( 2,固))，代入数据l≈0.062 1 m，由胡克定律得kl＝(m1＋nm2)g
n＝eq \f(kl－m1g,m2g)＝eq \f(1.5×105×0.062 1－600×9.8,70×9.8)≈5(人)。
[答案] 5人