資源簡介

第二章　機械振動
6　受迫振動　共振
基礎(chǔ)過關(guān)練
題組一　振動中的能量問題
1.由于存在空氣阻力,嚴(yán)格來講,任何物體的機械振動都不是簡諧運動,在振動過程中 (　　)
A.振幅減小,周期減小,機械能減小
B.振幅減小,周期不變,機械能減小
C.振幅不變,周期減小,機械能減小
D.振幅不變,周期不變,機械能減小
2.(經(jīng)典題)如圖所示是單擺做阻尼振動的位移x隨時間t變化的圖像,下列說法正確的是 (　　)
A.阻尼振動是一種受迫振動
B.擺球在P點對應(yīng)時刻的重力勢能大于在N點對應(yīng)時刻的重力勢能
C.擺球在P點對應(yīng)時刻的動能大于在N點對應(yīng)時刻的動能
D.擺球在P點與N點對應(yīng)時刻的機械能相等
題組二　受迫振動
3.下列振動中屬于受迫振動的是 (　　)
A.用重錘敲擊一下懸吊著的鐘后,鐘的擺動
B.打點計時器接通電源后,振針的振動
C.小孩睡在自由擺動的吊床上,小孩隨著吊床一起擺動
D.彈簧振子在豎直方向上振動
4.某中學(xué)錄播室內(nèi)的減噪裝置結(jié)構(gòu)如圖所示,通過裝置的共振可吸收聲波。已知其固有頻率為f0=(SI單位),其中σ為薄板單位面積的質(zhì)量,L為空氣層的厚度。經(jīng)測試發(fā)現(xiàn)它對頻率為300 Hz的聲音減噪效果最強,若外界聲波頻率由300 Hz變?yōu)?00 Hz,則 (　　)
A.系統(tǒng)振動頻率為200 Hz
B.系統(tǒng)振動頻率為300 Hz
C.為獲得更好減噪效果,可僅減小L的大小
D.為獲得更好減噪效果,可僅換用σ更小的薄板
題組三　共振現(xiàn)象及其應(yīng)用
5.如圖所示是用來測量各種發(fā)動機轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速計原理圖。在同一鐵支架MN上焊有固有頻率依次為100 Hz、90 Hz、80 Hz、70 Hz的四個鋼片a、b、c、d,將M端與正在轉(zhuǎn)動的電動機接觸,發(fā)現(xiàn)b鋼片振幅很大,其余鋼片振幅很小。則 (　　)
A.鋼片a的振動頻率約為100 Hz
B.電動機的轉(zhuǎn)速約為90 r/s
C.鋼片c的振動頻率約為80 Hz
D.鋼片d的振動頻率約為70 Hz
6.如圖所示,張緊的水平繩上吊著甲、乙、丙三個小球。乙球靠近甲球,丙球遠(yuǎn)離甲球,甲、乙兩球的懸線長度不同,甲、丙兩球的懸線長度相同。讓甲球在垂直于水平繩的方向擺動,經(jīng)足夠長時間,系統(tǒng)振動穩(wěn)定后,關(guān)于乙、丙兩球振動的周期T乙、T丙及振幅A乙、A丙的關(guān)系正確的是 (　　)
A.T乙=T丙　A乙>A丙　　　　　　　　B.T乙=T丙　A乙C.T乙T丙　A乙=A丙
7.一個單擺的共振曲線如圖所示,重力加速度g取10 m/s2,則有 (　　)
A.該單擺的擺長為10 m
B.該單擺達(dá)到共振時,驅(qū)動力的頻率為0.3 Hz
C.若增大擺長,該單擺的固有頻率將增大
D.若擺長增大,共振曲線的峰將向右移動
8.飛力士棒是一種輕巧的運動訓(xùn)練器材,是一根彈性桿兩端帶有負(fù)重的器械,如圖a所示。某型號的飛力士棒質(zhì)量為600 g,長度為1.5 m,固有頻率為5.5 Hz。如圖b所示,某人用手振動該飛力士棒進行鍛煉,則下列說法正確的是 (　　)
　　　
A.使用者用力越大,飛力士棒振動越快
B.手每分鐘振動330次時,飛力士棒產(chǎn)生共振
C.手振動的頻率增大,飛力士棒振動的幅度一定變大
D.手振動的頻率增大,飛力士棒振動的頻率不變
9.(經(jīng)典題)如圖所示為單擺在兩次受迫振動中的共振曲線,下列說法正確的是(重力加速度g取9.8 m/s2) (　　)
A.若兩次受迫振動分別在月球上和地球上進行,且擺長相等,則圖線Ⅱ是月球上的單擺的共振曲線
B.若兩次受迫振動均在地球上同一地點進行,則兩次擺長之比為lⅠ∶lⅡ=4∶25
C.若圖線Ⅱ?qū)?yīng)單擺的擺長約為2 m,則圖線Ⅱ是在地球表面上完成的
D.若圖線Ⅱ是在地球表面上完成的,則該單擺擺長約為1 m
10.如圖甲所示裝置,豎直圓盤靜止時,小球在豎直方向上做簡諧運動的振動圖像如圖乙所示。豎直圓盤繞固定軸轉(zhuǎn)動時,固定在圓盤上的小圓柱帶動T形支架在豎直方向運動,從而使小球從靜止開始上下振動。下列說法正確的是 (　　)
　
A.圓盤轉(zhuǎn)動越快,小球振動的振幅越大
B.若圓盤以12 r/min的轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動,增大圓盤轉(zhuǎn)速,則小球的振幅一定增大
C.若圓盤以30 r/min的轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動,小球振動達(dá)到穩(wěn)定時,其振動的周期為4 s
D.若圓盤以15 r/min的轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動,增大圓盤轉(zhuǎn)速,則小球的振幅一定減小
11.(教材習(xí)題改編)如圖甲所示,把一個篩子用四根彈簧支撐起來,篩子上裝一個電動偏心輪,它每轉(zhuǎn)一周,給篩子一個驅(qū)動力,這就做成了一個共振篩,該共振篩的共振曲線如圖乙所示。已知增大電壓可使偏心輪轉(zhuǎn)速提高,增加篩子質(zhì)量可增大篩子的固有周期。現(xiàn)在,在某電壓下偏心輪的轉(zhuǎn)速為36 r/min,要增大篩子的振幅,可行的措施有哪些
　　
答案與分層梯度式解析
第二章　機械振動
6　受迫振動　共振
基礎(chǔ)過關(guān)練
1.B　由于存在空氣阻力,振動系統(tǒng)在振動過程中機械能減小,振幅減小,但其周期為固有周期,故周期不變,選B。
2.C　阻尼振動不是受迫振動,A錯誤;由題圖可知,擺球在P點與N點對應(yīng)時刻的位移大小相等,可知擺球所處高度相同,則重力勢能相同,B錯誤;由于阻力的影響,單擺要克服阻力做功,在運動過程中機械能逐漸減小,故擺球在P點對應(yīng)時刻的機械能大于在N點對應(yīng)時刻的機械能,而兩時刻擺球的重力勢能相等,則擺球在P點對應(yīng)時刻的動能大于在N點對應(yīng)時刻的動能,C正確,D錯誤。
3.B　受迫振動是振動系統(tǒng)在驅(qū)動力作用下的振動,故只有B是受迫振動。A、C是阻尼振動,D是簡諧運動。故選B。
4.A　由于減噪裝置對頻率為300 Hz的聲音減噪效果最強,可知減噪裝置的固有頻率為300 Hz。若外界聲波頻率由300 Hz變?yōu)?00 Hz,由于系統(tǒng)做受迫振動,振動時的頻率等于驅(qū)動力的頻率,即為200 Hz,A正確,B錯誤;由于驅(qū)動力的頻率小于系統(tǒng)的固有頻率,在驅(qū)動力的頻率一定時,為獲得更好減噪效果,應(yīng)使系統(tǒng)的固有頻率減小,由f0=(SI單位)可知,應(yīng)增大σ或L,C、D錯誤。
5.B　將M端與正在轉(zhuǎn)動的電動機接觸,b鋼片振幅很大,其余鋼片振幅很小,說明b鋼片的固有頻率與電動機的轉(zhuǎn)動頻率相等或最為接近,故電動機的轉(zhuǎn)動頻率約為90 Hz,其他鋼片都做受迫振動,振動頻率等于電動機的轉(zhuǎn)動頻率,都約為90 Hz,A、C、D錯誤;電動機的轉(zhuǎn)速和頻率相同,約為n=f=90 r/s,B正確。
6.B　讓甲球在垂直于水平繩的方向擺動,乙、丙兩球在甲球的驅(qū)動下做受迫振動,穩(wěn)定時,乙、丙兩球振動的頻率都與甲球振動的頻率相同,即乙、丙兩球振動的周期都與甲球振動的周期相同;乙、丙兩球在甲球的驅(qū)動下做受迫振動,由于甲球的振動頻率等于丙球的固有頻率,丙球發(fā)生共振,丙球振幅比乙球振幅大,B正確。
7.B　當(dāng)該單擺達(dá)到共振時,單擺的振幅最大,驅(qū)動力的頻率等于單擺的固有頻率,由題圖可知,驅(qū)動力的頻率為0.3 Hz,B正確;單擺的周期公式為T=2π,結(jié)合f=可得,單擺的擺長為L=≈2.8 m,A錯誤;若增大擺長,則固有周期增大,固有頻率減小,共振曲線的峰向左移動,C、D錯誤。
8.B　飛力士棒做受迫振動,受迫振動的頻率與驅(qū)動力的大小無關(guān),A錯誤;飛力士棒的固有頻率為5.5 Hz,則每分鐘振動5.5 Hz×60 s=330次時,飛力士棒將產(chǎn)生共振,B正確;當(dāng)手振動的頻率接近該飛力士棒的固有頻率時,飛力士棒的振幅才會變大,C錯誤;飛力士棒做受迫振動,手振動的頻率增大,飛力士棒振動的頻率也增大,D錯誤。
9.D　若兩次受迫振動分別在月球上和地球上進行,圖線Ⅰ對應(yīng)單擺的固有頻率較小,固有周期較大,根據(jù)T=2π可知,該單擺對應(yīng)的重力加速度較小,則圖線Ⅰ是月球上單擺的共振曲線,A錯誤;若兩次受迫振動均在地球上同一地點進行,重力加速度相等,由題圖知它們的固有頻率之比為2∶5,得固有周期之比為5∶2,根據(jù)T=2π可知擺長之比lⅠ∶lⅡ=25∶4,B錯誤;若圖線Ⅱ是在地球表面上完成的,g=9.8 m/s2,對應(yīng)單擺的固有頻率為0.5 Hz,單擺的固有周期T=2 s,由T=2π解得擺長l≈1 m,C錯誤,D正確。
10.D　由題圖乙可知,小球做簡諧運動的固有周期為T固=4 s。圓盤轉(zhuǎn)動帶動小球做受迫振動,當(dāng)驅(qū)動力的周期接近小球的固有周期時,小球振動的振幅增大,故若圓盤轉(zhuǎn)動越快,小球振動的振幅不一定越大,A錯誤;若圓盤以12 r/min的轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動,驅(qū)動力周期為T驅(qū)1== s=5 s,增大圓盤轉(zhuǎn)速,則驅(qū)動力的周期減小,小球的振幅先增大后減小,B錯誤;若圓盤以30 r/min的轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動,驅(qū)動力周期為T驅(qū)2== s=2 s,故小球振動達(dá)到穩(wěn)定時其振動的周期為2 s,故C錯誤;若圓盤以15 r/min的轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動,驅(qū)動力周期為T驅(qū)3== s=4 s,增大圓盤轉(zhuǎn)速,則驅(qū)動力周期減小,小球的振幅一定減小,D正確。
11.答案　升高電壓　增加篩子質(zhì)量
思路點撥　
根據(jù)受迫振動的特點,共振篩的振動頻率等于偏心輪的轉(zhuǎn)動頻率,當(dāng)偏心輪的轉(zhuǎn)速為36 r/min時,共振篩的振動頻率為f1= Hz=0.6 Hz,增大電壓,偏心輪的轉(zhuǎn)動頻率將增大,根據(jù)題圖乙的共振曲線可知,若共振篩的振動頻率由0.6 Hz逐漸增大到0.8 Hz,篩子的振幅會增大,當(dāng)頻率為0.8 Hz時振幅最大;由題圖乙知篩子的固有頻率為0.8 Hz,由題意,增大篩子質(zhì)量,可增大篩子的固有周期,篩子的固有頻率將減小,由于開始時偏心輪的轉(zhuǎn)動頻率小于篩子的固有頻率,若篩子的固有頻率減小,則固有頻率更接近篩子的振動頻率,可知篩子的振幅會增大,當(dāng)篩子的固有頻率減小到0.6 Hz時振幅最大。
7(共10張PPT)
必備知識 清單破
6　受迫振動　共振
知識點 1
振動中的能量損失
1.固有振動和固有頻率
如果振動系統(tǒng)不受外力的作用,此時的振動叫作固有振動,其振動頻率稱為固有頻率。
2.阻力作用下的振動的變化
當(dāng)振動系統(tǒng)受到阻力的作用時,我們說振動受到了阻尼。系統(tǒng)克服阻尼的作用要做功,消耗
機械能,因而振幅減小,最后停下來。
3.阻尼振動
振幅隨時間逐漸減小的振動叫作阻尼振動。振動系統(tǒng)受到的阻尼越大,振幅減小得越快。
4.實際振動的理想化
當(dāng)阻尼很小時,在不太長的時間內(nèi)看不出振幅有明顯的減小,于是可以把它當(dāng)成簡諧運動來
處理。
1.持續(xù)振動
實際生活中,由于阻尼作用振動最終要停止,要維持系統(tǒng)的持續(xù)振動,需要讓周期性的外力作
用于振動系統(tǒng),外力對系統(tǒng)做正功,補償系統(tǒng)的能量損耗。
2.驅(qū)動力:作用于振動系統(tǒng)的周期性的外力。
3.受迫振動:振動系統(tǒng)在驅(qū)動力作用下的振動。
4.受迫振動的頻率
做受迫振動的系統(tǒng)振動達(dá)到穩(wěn)定后,其振動頻率等于驅(qū)動力的頻率,與系統(tǒng)的固有頻率無
關(guān)。
知識點 2
受迫振動
1.共振
當(dāng)驅(qū)動力的頻率等于物體的固有頻率時,物體做受迫振動的振幅達(dá)到最大值,這種現(xiàn)象叫作
共振。
2.共振曲線
如圖所示,共振曲線的橫坐標(biāo)為驅(qū)動力的頻率,縱坐標(biāo)為受迫振動的振幅。由共振曲線可知,
當(dāng)驅(qū)動力的頻率與物體的固有頻率相等時,物體做受迫振動的振幅最大。
知識點 3
共振現(xiàn)象及其應(yīng)用
3.共振的利用和防止
在需要利用共振時,應(yīng)使驅(qū)動力的頻率盡可能接近振動系統(tǒng)的固有頻率,如共振篩、共振轉(zhuǎn)
速計等;在防止共振時,驅(qū)動力的頻率與振動系統(tǒng)的固有頻率相差越大越好,如火車過橋要減
速、部隊過橋應(yīng)便步走等。
知識辨析
1.只有發(fā)生共振時,受迫振動的頻率才等于驅(qū)動力的頻率嗎
2.單擺在周期性外力作用下做受迫振動,其振動周期與單擺的擺長有關(guān)嗎
3.強烈地震可以導(dǎo)致很多建筑物倒塌,不同建筑物在地震中的振動周期是否相同
4.若單擺擺動時固定點松動,該單擺的共振曲線的峰值將向哪邊移動
一語破的
1.不是。物體做受迫振動達(dá)到穩(wěn)定后,振動的頻率等于驅(qū)動力的頻率,與是否發(fā)生共振無關(guān)。
2.無關(guān)。單擺在周期性外力作用下做受迫振動,其振動周期等于驅(qū)動力的周期,與單擺的擺長
無關(guān)。
3.相同。地震中的所有建筑物均做受迫振動,受迫振動的周期等于驅(qū)動力的周期,所以地震中
建筑物的振動周期都相同。
4.向左移動。單擺的固定點松動導(dǎo)致單擺擺長變大,則周期變大,頻率減小,所以該單擺的共
振曲線的峰值將向左移動。
　　簡諧運動是一種理想化的物理模型,物體振動過程中的一切阻力都不考慮,因此實際中
并不存在;阻尼振動考慮阻力的影響;受迫振動是物體在驅(qū)動力作用下的振動;共振則是一種
特殊的受迫振動。
關(guān)鍵能力 定點破
定點
簡諧運動、阻尼振動、受迫振動、共振的對比
簡諧運動 阻尼振動 受迫振動 共振
受力情況 不受阻力作用 受阻力作用 受阻力和驅(qū)動力
作用 受阻力和驅(qū)動力
作用
振幅 不變 變小 穩(wěn)定后不變 最大
振動周期 (或頻率) 由振動系統(tǒng)本身決定,即固有周期(或固有頻率) 由振動系統(tǒng)本身決定,即固有周期(或固有頻率) 由驅(qū)動力的周期
(或頻率)決定,即
T受=T驅(qū)(或f受=f驅(qū)) T驅(qū)=T固(或f驅(qū)=f固)
振動圖像 形狀不確定 形狀不確定
振動能量 振動系統(tǒng)的機械
能不變 振動系統(tǒng)的機械
能減少 驅(qū)動力做功,對
損耗的機械能進
行補充 振動物體所獲得
的能量最大
常見例子 彈簧振子或單擺
(擺角θ<5°) 用力敲鑼,鑼面
的振動 鐘擺的擺動 共振篩

展開更多......

收起↑