2024秋新教材高中物理课时跟踪检测十二受迫振动共振粤教版选择性必修第一册

课时跟踪检测（十二）受迫振动共振A组—重基础·体现综合1．(多选)下列说法中正确的是()A．某物体做自由振动时，其振动频率与振幅无关B．某物体做受迫振动时，其振动频率与固有频率无关C．某物体发生共振时的频率就是其自由振动的频率D．某物体发生共振时的振动就是无阻尼振动解析：选ABC物体做自由振动时的频率与振幅无关，而做受迫振动时的频率等于驱动力的频率，发生共振时驱动力的频率等于物体的固有频率。2.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．1Hz B．3HzC．4Hz D．5Hz解析：选A转动把手后，弹簧振子起先做受迫振动，受迫振动是依据外界驱动力的频率振动的，既然振子稳定后的振动频率为1Hz，则把手转动的频率即为1Hz。3．(多选)单摆在实际振动过程中，摇摆幅度越来越小，这是因为()A．单摆做的是阻尼振动B．能量正在渐渐歼灭C．动能正在转化为势能D．总能量守恒，削减的机械能转化为内能解析：选AD能量不能被歼灭，只能发生转化或转移，故B错误；单摆在实际振动中由于受到空气阻力，要克服空气阻力做功，机械能渐渐减小，转化为内能，由能量守恒定律可知，总能量是守恒的，故C错误，A、D正确。4．(多选)某简谐振子，自由振动时的振动图像如图甲中的曲线Ⅰ所示，而在某驱动力作用下做受迫振动时，稳定后的振动图像如图甲中的曲线Ⅱ所示，那么，此受迫振动对应的状态可能是图乙中的()A．a点 B．b点C．c点 D．肯定不是c点解析：选AD振子的固有周期与驱动力周期的关系是T驱＝eq\f(3,2)T固，所以受迫振动的状态肯定不是图乙中的b、c两点，可能是a点，故A、D正确。5.如图所示，物体静止于水平面上的O点，这时弹簧恰为原长l0，物体的质量为m，与水平面间的动摩擦因数为μ。现将物体向右拉一段距离后自由释放，使之沿水平面振动，下列结论正确的是()A．物体通过O点时所受的合外力为0B．物体将做阻尼振动C．物体最终只能停止在O点D．物体停止运动后所受的摩擦力为μmg解析：选B物体通过O点时所受的弹簧的弹力为0，但所受的摩擦力不为0，选项A错误。物体振动时要克服摩擦力做功，机械能削减，振幅减小，做阻尼振动，选项B正确。物体最终停止的位置可能在O点也可能不在O点，若停在O点摩擦力为0，若不在O点，摩擦力和弹簧的弹力平衡，停止运动时物体所受的摩擦力不肯定为μmg，选项C、D错误。6．(多选)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．只有单摆A、C振动周期相等B．单摆A的振幅比单摆B的小C．单摆B的振幅比单摆C的小D．单摆B、C振动时的振幅与其摆长有关，而周期与摆长无关解析：选CD当单摆A振动起来后，单摆B与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；当单摆的固有频率等于驱动力的频率时，发生共振现象，选项B错误，选项C、D正确。7．(多选)一台洗衣机的脱水桶正常工作时特别平衡，当切断电源后，发觉洗衣机先是振动越来越猛烈，然后振动渐渐减弱，下列说法中正确的是()A．正常工作时洗衣机做的是受迫振动B．正常工作时，洗衣机脱水桶运转的频率比洗衣机的固有频率大C．正常工作时，洗衣机脱水桶运转的频率比洗衣机的固有频率小D．当洗衣机振动最猛烈时，脱水桶的运转频率恰好等于洗衣机的固有频率解析：选ABD切断电源后，脱水桶的转速越来越小，即脱水桶的运转频率越来越小，由题意可知，当洗衣机脱水桶正常工作时，特别稳定，即正常工作时的频率大于洗衣机的固有频率，A、B选项正确，C选项错误；当振动最猛烈时，洗衣机发生了共振，即脱水桶运转频率等于洗衣机的固有频率，D选项正确。8.如图为一单摆的共振曲线，则(g取10m/s2)：(1)该单摆的摆长约为多少？(2)共振时单摆的振幅多大？(3)共振时摆球的最大偏角为多少？(4)若单摆的摆长变短，共振曲线的峰将怎样移动。解析：(1)由题图可知当驱动力频率为0.5Hz时，单摆产生了共振现象，则单摆的固有频率f＝0.5Hz，则周期为：T＝eq\f(1,f)＝2s依据单摆的周期公式T＝2πeq\r(\f(l,g))得：l＝eq\f(gT2,4π2)＝eq\f(10×22,4×3.142)m＝1m。(2)由图读出共振时单摆的振幅A＝8cm。(3)依据题意，有sinθ＝eq\f(A,l)＝eq\f(0.08,1)＝0.08，解得θ＝4.59°。(4)若单摆的摆长变短，依据单摆的周期公式T＝2πeq\r(\f(l,g))知T变小，T＝eq\f(1,f)故f变大，共振曲线的峰将右移。答案：(1)1m(2)8cm(3)4.59°(4)共振曲线的峰将右移eq\a\vs4\al(B)组—重应用·体现创新9．(多选)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9Hz，乙弹簧振子的固有频率为72Hz，当支架在受到竖直方向且频率为9Hz的驱动力作用做受迫振动时，则两个弹簧振子的振动状况是()A．甲的振幅较大B．甲的振动频率为9HzC．乙的振幅较大D．乙的振动频率为9Hz解析：选ABD依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。10.如图为单摆在两次受迫振动中的共振曲线，则下列说法错误的是(g＝9.8m/s2)()A．若两次受迫振动分别在月球上和地球上进行，且摆长相同，则曲线Ⅰ表示月球上单摆的共振曲线B．若两次受迫振动是在地球上同一地点进行，则两次摆长之比lⅠ∶lⅡ＝25∶4C．曲线Ⅱ若是在地面上完成的，则该摆摆长约为1mD．若摆长均为1m，则曲线Ⅰ是在地面上完成的解析：选D受迫振动的频率与固有频率无关，但当驱动力的频率与物体固有频率相等时，受迫振动的振幅最大，所以可以依据物体做受迫振动的共振曲线推断出物体的固有频率。单摆振动周期公式T＝2πeq\r(\f(l,g))，可以得到单摆固有频率f＝eq\f(1,T)＝eq\f(1,2π)eq\r(\f(g,l))。曲线中振动最大处对应频率应与做受迫振动单摆的固有频率相等，从题图可以看出，两摆固有频率分别为fⅠ＝0.2Hz，fⅡ＝0.5Hz。当两摆在月球和地球上分别做受迫振动且摆长相等时，依据公式f＝eq\f(1,2π)eq\r(\f(g,l))，可知g越大，f越大，所以gⅡ>gⅠ，可推知曲线Ⅰ表示月球上单摆的共振曲线，所以A正确；若在地球上同一地点进行两次受迫振动，g相同，摆长长的f小，且有eq\f(fⅠ,fⅡ)＝eq\f(0.2,0.5)＝eq\r(\f(lⅡ,lⅠ))，所以lⅠ∶lⅡ＝25∶4，B正确；若曲线Ⅱ为在地面上的受迫振动共振曲线，由fⅡ＝eq\f(1,2π)eq\r(\f(g,lⅡ))＝0.5Hz,g＝9.8m/s2，可计算出lⅡ≈1m，所以C正确，D错误。11.(多选)一砝码和一轻弹簧构成弹簧振子，图甲所示的装置可用于探讨该弹簧振子的受迫振动。匀速转动把手时，曲杆给弹簧振子以驱动力，使振子做受迫振动。把手匀速转动的周期就是驱动力的周期，变更把手匀速转动的速度就可以变更驱动力的周期。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，振动图线如图乙所示。当把手以某一速度匀速转动，受迫振动达到稳定时，砝码的振动图线如图丙所示。若用T0表示弹簧振子的固有周期，T表示驱动力的周期，Y表示受迫振动达到稳定后砝码振动的振幅，则()A．由图线可知T0＝4sB．由图线可知T0＝8sC．当T在4s旁边时，Y显著增大；当T比4s小得多或大得多时，Y很小D．当T在8s旁边时，Y显著增大；当T比8s小得多或大得多时，Y很小解析：选AC题图乙是弹簧振子未加驱动力时振动的图线，故由题图乙读出的周期为其振动的固有周期，即T0＝4s。图丙是弹簧振子在驱动力作用下的振动图线，做受迫振动的砝码，其振动的周期等于驱动力的周期，即T＝8s。当固有周期与驱动力的周期相同时，其振幅最大；周期差别越大，其振动振幅越小。由以上分析可知，A、C正确。12．汽车的重量一般支撑在固定于轴承上的若干弹簧上，全部弹簧的等效劲度系数k＝1.5×105N/m，汽车开动时，在振幅较小状况下，其上下自由振动的频率满意f＝eq\f(1,2π)eq\r(\f(g,L))(L为车厢在平衡位置时，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2Hz，已知汽车的质量为600kg，每个人的质量为70kg，则这辆车乘坐几个人时，人感觉最难过？解析：人体固有频率为2H