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2019-2020年高二物理 第9單元：達(dá)標(biāo)訓(xùn)練（7、受迫振動(dòng) 共振）(有解析) 大綱人教版 基礎(chǔ)鞏固達(dá)標(biāo) 1.共振現(xiàn)象是（ ） A.發(fā)生在受迫振動(dòng)中，策動(dòng)力的頻率遠(yuǎn)大于物體的固有頻率，振幅最大B.發(fā)生在簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)中，策動(dòng)力的頻率等于物體的固有頻率，振幅最大[ C.發(fā)生在受迫振動(dòng)中，策動(dòng)力的頻率等于物體的固有頻率，振幅最大 D.發(fā)生在受迫振動(dòng)中，策動(dòng)力的頻率遠(yuǎn)小于物體的固有頻率，振幅最大思路分析：共振發(fā)生在受迫振動(dòng)中，且當(dāng)驅(qū)動(dòng)力頻率等于固有頻率時(shí). 答案：C2.有A、B兩個(gè)彈簧振子，A的固有頻率為f,B的固有頻率為4f，如果它們都在頻率為3f的驅(qū)動(dòng)力作用下受迫振動(dòng)，則（ ） A.振子A的振幅較大，振動(dòng)頻率為f B.振子B的振幅較大，振動(dòng)頻率為3f C.振子A的振幅較大，振動(dòng)頻率為3f[D.振子B的振幅較大，振動(dòng)頻率為4f 思路分析：物體做受迫振動(dòng)的頻率等于驅(qū)動(dòng)力的頻率，而和物體的固有頻率無(wú)關(guān).但當(dāng)驅(qū)動(dòng)力的頻率越接近物體固有頻率時(shí)，物體振動(dòng)的振幅越大. 答案：B 3.若鐵路上每根鐵軌的長(zhǎng)為12 m，在彈簧支撐下的車廂固有周期是0.6 s，列車以下列哪一速度行駛時(shí)，車廂振動(dòng)最厲害（ ）A.20 m/s B.5 m/s C.6 m/s D.12 m/s 思路分析：車廂每經(jīng)過兩鐵軌接合處，受到一次外來(lái)的驅(qū)動(dòng)力，當(dāng)驅(qū)動(dòng)力的周期和車廂固有周期相等時(shí)，車廂振動(dòng)最厲害,故v==20 m/s. 答案：A 4.A、B、C三擺的擺長(zhǎng)及擺球質(zhì)量如圖9-7-5所示.當(dāng)A振動(dòng)起來(lái)后，通過水平掛繩迫使B、C振動(dòng)，下列說法中正確的是（ ） 圖9-7-5 A.只有A、C振動(dòng)周期相等 B.C的振幅比B小 C.C的振幅比B大 D.A、B、C振動(dòng)周期相等 思路分析：因?yàn)锽、C均做受迫振動(dòng)，故其振動(dòng)的頻率（或周期）等于驅(qū)動(dòng)力的頻率（或周期），即B、C的振動(dòng)周期都等于A的振動(dòng)周期，所以選項(xiàng)D正確.而C的固有周期和A的周期相等，故振幅比B的振幅大.選項(xiàng)C正確. 答案：CD 5.把一個(gè)篩子用四根彈簧支起來(lái)，篩子上裝一個(gè)電動(dòng)偏心輪，給篩子一個(gè)驅(qū)動(dòng)力，這就做成一個(gè)共振篩.篩子做自由振動(dòng)時(shí)，完成20次全振動(dòng)所用時(shí)間為15 s，在某電壓下電動(dòng)偏心輪的轉(zhuǎn)速是88 r/min.已知增大電壓可以使轉(zhuǎn)速提高，增加篩子的質(zhì)量可以增大篩子的固有周期，要使篩子的振幅增大，下列說法正確的是（ ） A.降低輸入電壓 B.提高輸入電壓 C.增大篩子的質(zhì)量 D.減小篩子的質(zhì)量 思路分析：本題關(guān)鍵是理解增大振幅的條件.自由振動(dòng)時(shí)的頻率為固有頻率，固有頻率為f0= Hz=1.33 Hz，在某電壓下驅(qū)動(dòng)力的頻率為f= Hz=1.47 Hz,要增大振幅只有使轉(zhuǎn)動(dòng)頻率（驅(qū)動(dòng)力頻率）f接近固有頻率f0.想辦法使f減小或使f0增大.為使f減小，必須減小轉(zhuǎn)速，故應(yīng)降低輸入電壓；為使f0增大，應(yīng)減小固有周期，故應(yīng)減小篩子的質(zhì)量. 答案：AD 綜合應(yīng)用創(chuàng)新6.正在運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)器，當(dāng)其飛輪以角速度ω0勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，機(jī)器的振動(dòng)不強(qiáng)烈，切斷電源，飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)逐漸慢下來(lái)，在某一時(shí)間內(nèi)機(jī)器卻發(fā)生了強(qiáng)烈的振動(dòng)，此后飛輪轉(zhuǎn)速繼續(xù)變慢，機(jī)器的振動(dòng)也隨之減弱.在機(jī)器停下來(lái)之后若重新啟動(dòng)機(jī)器，使飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度從零較緩慢地增大到ω0，在這一過程中（ ） A.機(jī)器不一定會(huì)發(fā)生強(qiáng)烈的振動(dòng) B.機(jī)器一定發(fā)生強(qiáng)烈的振動(dòng) C.若機(jī)器發(fā)生強(qiáng)烈振動(dòng)，強(qiáng)烈振動(dòng)時(shí)飛輪的角速度為ω0 D.若機(jī)器發(fā)生強(qiáng)烈振動(dòng)，強(qiáng)烈振動(dòng)時(shí)飛輪的角速度肯定不為ω0 答案：BD 7.某橋梁的固有頻率為6.0 Hz，在大量軍隊(duì)齊步過橋，軍人每跨一步距離為0.75 m，當(dāng)行走速度為_______________，會(huì)對(duì)橋的安全威脅最大. 思路分析：軍人每跨一步所用時(shí)間與橋梁的固有周期相等時(shí)，軍人齊步走對(duì)橋梁的動(dòng)力使橋梁產(chǎn)生共振，從而使橋梁有倒塌的危險(xiǎn). v==sf=0.756.0 m/s=4.5 m/s. 答案：4.5 m/s 8.如圖9-7-6所示為單擺的共振曲線，圖中橫坐標(biāo)表示驅(qū)動(dòng)力的頻率，縱坐標(biāo)表示單擺的振幅，由圖線可得出該單擺的擺長(zhǎng)為_______________. 圖9-7-6 圖9-7-7[ 思路分析：由圖象知，當(dāng)頻率f=f2時(shí)，單擺發(fā)生共振，此時(shí)剛好等于單擺的固有頻率，所以2π=，l=. 答案：[ 9.如圖9-7-7所示，輕直桿OC的中點(diǎn)懸掛一個(gè)彈簧振子，其固有頻率為2 Hz，桿的O端有固定光滑軸，C端下邊由凸輪支持，凸輪繞其軸轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)速為n.當(dāng)n從0逐漸增大到5 r/s的過程中，振子M的振幅變化情況將是___________________________________________.當(dāng)n=____________r/s時(shí)振幅最大.若轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在5 r/s，M的振動(dòng)周期是_________________. 思路分析：本題考查對(duì)受迫振動(dòng)的頻率和共振的條件的分析，振子固有頻率為2 Hz，凸輪的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率就是驅(qū)動(dòng)力的頻率，即f驅(qū)從0增大到5 Hz的變化過程中，先接近固有頻率，達(dá)到相等后又偏離固有頻率，故振幅先增大后減小，當(dāng)f驅(qū)=f固=2 Hz,即n=2 r/s時(shí)振幅最大. 當(dāng)n=5 r/s，即f驅(qū)=5 Hz，T驅(qū)=0.2 s，受迫振動(dòng)的周期取決于驅(qū)動(dòng)力的周期，即也為0.2 s. 答案：先增大后減小 2 0.2 s 10.洗衣機(jī)把衣服脫水完畢切斷電源后，電動(dòng)機(jī)由于慣性還要轉(zhuǎn)一會(huì)兒才能停下來(lái).在這個(gè)過程中，洗衣機(jī)的振動(dòng)劇烈程度有變化，其中有一陣子最劇烈.試分析這一現(xiàn)象. 解：轉(zhuǎn)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)對(duì)洗衣機(jī)來(lái)說是驅(qū)動(dòng)力，切斷電源前，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速很高，其頻率遠(yuǎn)大于洗衣機(jī)的固有頻率，故振幅很小.切斷電源后，電動(dòng)機(jī)由原來(lái)的高轉(zhuǎn)速逐漸減小，直到停止.在這個(gè)過程中，電動(dòng)機(jī)的頻率與洗衣機(jī)的固有頻率的差值也經(jīng)歷了“變小——等于零——變大”的變化.在差值逐漸變小的階段，洗衣機(jī)的振幅逐漸增大，即振動(dòng)逐漸加??；當(dāng)差值為零時(shí)，洗衣機(jī)發(fā)生共振，振幅最大，即振動(dòng)最劇烈.此后，隨著差值逐漸變大，振動(dòng)也逐漸減弱，直至停止.